科大率领团队成功研制可充电液态燃料 为电动车及电网供电

2019-08-29

由香港科技大学(科大)领导的跨学府研究团队,成功研制了一种环保充电液体燃料。计划全面成功后,将对全世界产生革命性的影响,包括把电动车的充电时间由数小时缩短至数分钟。

电燃料如果以太阳能或风能充电,就会具 「碳中和」的优点;像化石燃料一样,它可以很方便地输入电网,或输入车辆内。

这研究名为「用于可再生能源供电站及电动汽车的电燃料储能技术基础研究」,由科大的赵天寿教授领导;其他团队成员来自香港大学、香港中文大学及香港理工大学。

赵天寿教授为张英灿工程学及环境学教授、机械及航空航天工程学系讲座教授、以及科大能源研究院院长。这为期五年的研究计划(2018 至2022)由研究资助局的主题研究计划资助,资助额为5000万港元。

赵教授解释说:「我们成功研发了一个稳定的锂硫电池,因为它的高能量密度和低成本,它既可以为电动车供电,也可以为电网储存来自太阳能和风能的电力。」

「最让我们兴奋的是我们能够将锂硫电池转化为液态系统,或称为电燃料。」

用传统充电方式为汽车充电,通常需要几小时,但使用电燃料则只需几分钟。由于它可再充电,电燃料不会像化石燃料那样越用越少。在充电站,耗尽能源的燃料从燃料缸移走,然后补充载有能源的燃料。 

电燃料系统的运作是基于锂硫电池的化学原理 – 利用锂金属的高容量以及硫阴极的廉宜价钱。虽然研究团队已取得重要成果,但仍有挑战要克服。首先,在锂表面形成的枝晶可能会缩短电池寿命。其次,释出的硫会溶解,并且破坏锂阳极。

「一个解决方案是形成有表面保护的多孔锂阳极,而此类方案以前都是通过不切实际、繁杂的方式实现,」 科大团队另一成员 – 机械及航空航天工程学系助理教授陈擎解释道。「我们让热力学为我们服务。利用两个自发反应,我们在一个碳支架上形成一个多孔锂阳极,并在上面形成复合保护层。」

这简单而有效的方法,让一个高负载锂硫电池发挥前所未见的表现。负载 – 即装置上每面积单位的活性材料 – 必须维持高水平,才能将理论上的高性能最终可以转化为一个实用高效的储能技术。

虽然研究仍在进行,部分成果已经于《自然通讯》刊登。这是全球最有名的跨学科学术期刊之一。期刊自2010年创刊以来,科大已刊登了22份论文,大部分都代表业内作的重大突破。

传媒查询:

香港科技大学工学院
廖曼华

电话:2358 8982
电邮:egdiana@ust.hk

叶嘉琪
电话:2358 5917
电邮:egkkyip@ust.hk

赵天寿教授(中)、陈擎教授(左一)及其他团队成员。
赵天寿教授(中)、陈擎教授(左一)及其他团队成员。
赵天寿教授(左)向团队其他成员展示电燃料。
赵天寿教授(左)向团队其他成员展示电燃料。
示范车辆及一瓶电燃料。
示范车辆及一瓶电燃料。