NASA太空电池惊现地球!寿命长、不会爆炸

电池被称为NiH2镍氢电池,是由美国宇航局(NASA)开发的。与我们通常使用的镍氢电池(NiMH)不同,NiH2镍氢电池的阳极本身就是氢气,放电时会氧化成水,充电时则会催化产生氢气

在你的一生中,你是否见过一种长达1.8米、形似氧气罐的电池呢?恐怕大部分人的答案是否定的。这种电池曾经一直被用于国际空间站(ISS),并且最近民营企业开始生产这种电池,已经收到了总值超过4亿美元的订单,但仍然供不应求。

NASA太空电池惊现地球!寿命长、不会爆炸

这种电池被称为NiH2镍氢电池,是由美国宇航局(NASA)开发的。与我们通常使用的镍氢电池(NiMH)不同,NiH2镍氢电池的阳极本身就是氢气,放电时会氧化成水,充电时则会催化产生氢气。为了存储这种电池的高压氢气,它被装在加压的钢瓶中。由于它的特殊设计,这种电池具有高达82.7个大气压的压力。

或许你会担心这种电池非常不安全,会因为压力过大而爆炸。然而,我们不能用常人的眼光去评判NASA的选择。NASA选择使用这种电池装备国际空间站的最大原因当然是安全性,其次是它的超长寿命。要知道,如果这种电池爆炸了或者频繁更换,不仅会对宇航员安全造成威胁,而且还将带来巨大的财政压力。

实际上,镍氢电池的最大特点就是寿命特别长。这种电池在上世纪70年代就被设计出来了,当时锂离子电池还处于摸索阶段,循环使用寿命只有约200次,铅酸电池也只有约500次。而镍氢电池却可以惊人地循环使用约30,000次。尽管能量密度只有锂电池的三分之一,但它在太空中凭借这种超长的寿命成为了最受欢迎的能源储存设备。

也许你会认为,这么大的压力肯定不安全。然而,镍氢电池内部的反应确实非常稳定。当氢气在容器内积聚,达到氢燃料电池通常峰值压力的约5%时,化学反应本身的特性会强迫氢气转化为水。因此,只要电池具备良好的散热性能,过充也不会带来问题。相比之下,如果是锂离子电池,一旦过热就会瞬间燃爆,坐在电动车上甚至来不及下车就可能遭受火灾。

为了测试镍氢电池的安全性,NASA甚至采取了以火焰烤烧电池的方式。结果证明,它的安全性非常可靠。然而,近期的报道称,国际空间站首次派出了两名女宇航员的全女班进行太空行走,目的是将镍氢电池更换为锂离子电池。这一消息可能意味着镍氢电池的寿命虽然很长,仍然无法适应太空中恶劣的环境。另一方面,锂离子电池也可能已经意识到自己的不足,努力迎头赶上。

镍氢电池在太空中具有重要的作用。国际空间站和一些重要的太空设备,如哈勃望远镜,都使用了6个重达125磅的镍氢电池来存储太阳能电池收集的能量。这些电池的电压为24伏,存储的能量大约是普通数码相机的2000倍。然而,即使在这种情况下,哈勃望远镜仍然更换了一次电池。

查阅资料显示,哈勃望远镜现在似乎已经不再使用镍氢电池,而是使用了索尼专门设计用于太空的18650锂离子电池,共352节,可承受18000次循环充放电。

那么,镍氢电池是从太空被贬谪下凡,到地球上来发挥余热了吗?以前的镍氢电池之所以在地球上没有发挥作用,是因为它需要昂贵的铂金作为催化剂。然而,在五年前,美国斯坦福大学的崔毅教授的团队找到了一种令人惊喜的、只需20美元每公斤的廉价镍钼钴合金催化剂。这个发现为镍氢电池的大规模应用提供了机会。

现在,崔毅已经创办了一家名为EnerVenue的公司,开始将这项太空技术应用到能源储存设备中。该公司最近发布了最新一代的镍氢电池,它的长度为1.8米,直径为15厘米,容量为3千瓦时。这种电池的寿命可长达30年,并且可以在-40℃至60℃的宽温度范围内正常工作,几乎不需要任何额外的维护。

然而,这种技术的成本较高,能量密度也较低,可能在应用时存在一定限制。但它制造相对简单,具有高安全性和超长寿命。一旦技术成熟,成本降低,它可能具有极强的竞争力,并为能源储存领域带来巨大的变革。

EnerVenue公司已经建立了一条试产线,每年可以生产100兆瓦时的镍氢电池。然而,他们所接到的订单已经超过了7吉瓦时,总金额约为4亿美元,主要来自几家太阳能开发商。此外,EnerVenue公司还计划在肯塔基州建设一座近93000平方米的巨型工厂,每年生产高达5吉瓦时的电池,最终产能可达20吉瓦时。

那么,这种电池最终能否普及开来呢?未来家庭储能市场应该非常有潜力。如果你能买一款可终身使用的电池,那未来可能就会看到路边的小吃摊使用这种太空技术的镍氢电池。让我们拭目以待。

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