隨著實驗室的負責人逛完整個光伏材料研究所之後,終於來到了這次的重頭戲,那就是光伏陶瓷材料了,這次趙一過來也是衝著這個來的。
來到光伏陶瓷項目組,項目組的負責人拿出來了一片麵積大約在一平方米左右,前世非常常見的瓷磚給趙一看。
趙一接過了他拿過來的瓷磚,仔細的端詳了起來,瓷磚表麵是一層灰色的釉,看上去並沒有什麽特別的,非常的光滑。
然後他用手在上麵摸了一下,並沒有常見陶瓷釉的冰涼感,這說明它的吸熱能力非常不錯,而且能夠容納更多的熱量,並且這些熱量不容易消散。
除此之外,趙一看不出來有什麽特別的,然後他有端詳著瓷磚的邊緣,發現中間有許多黃點,雖然不知道有什麽作用,但是肯定是非常重要。
至於地磚背麵就是非常常見的瓷磚背麵了,非常的粗糙,這種設計主要是用來和水泥砂灰進行充分的混合,附著力更大。
“跟我說說其中的原理,我非常好奇,這種平平無奇的陶瓷,竟然有你說的那麽神奇。”趙一對著負責人問道。
“其實原理並沒有那麽複雜,主要組件就兩個部分,第一個部分就是特殊光伏釉,它具有非常高的光敏度。
隻要有光子撞擊,撞擊部位就會產生空穴,電子就會產生位移,形成電壓,形成的過程和矽晶光伏材料差不了多。
隻是這種特殊陶瓷釉對於光的捕獲更加靈敏,這也是他們的光能轉化效率這麽高的原因。
其次就是這側麵的黃色的小點,是使用銅製作的外部接口,主要是用來進行光伏陶瓷之間進行聯通的,這樣拚接起來就會形成麵積更大的光伏陶瓷麵板了。負責人說道。
趙一聽到他的話,卻皺起眉頭,思考了片刻說道:“這種特殊陶瓷釉其實也是一種塗料,那麽有沒有可能不依附於陶瓷,單純的這種塗料材料就可以產生光伏電壓呢?”
“這個我們試過了,如果不進行高溫燒製的話,就不會表現出來這麽高的光伏電壓靈敏度,達到的效果就非常有限了。”負責人回答道。
趙一之所以這麽問,就是因為如果這種陶瓷產品用來外牆裝飾的話,是非常困難的,因為要使用水泥貼牆,中間是需要進行水泥密封的,那麽瓷磚和瓷磚之間就會完全阻斷。
如果不進行水泥密封,就讓這些瓷磚之間直接接觸,那麽不說熱脹冷縮帶來的問題,就是安全性也會大打折扣,而且施工難度也會非常大。
而且他們用來進行光伏陶瓷之間進行連接的材料趙一也不太滿意,不管是使用銅還是石墨烯納米管,生產的成本都非常大,不適宜大規模的運用場景。
如果是出售給其他企業,這還好一些,畢竟是由其他公司來買單,但是這些產品最大的使用方就是自己,那麽節約每一點成本都是需要思考的問題。
“你們有沒有研究這種釉經過燒製之後的具體結構,然後通過其他方法,再改變這個中間變化的過程,直接就可以達到最後的結構目標。”趙一又問道。
“這個我們當然研究過了,隻是使用其他手段代替陶瓷燒製的過程,我們還沒有研究出來,不然的話,完全可以根據最後的產物結構直接做成塗料就可以了。
這樣不僅生產方式更加容易,而且運用起來更加簡單,隻是我們做了很多這方麵的嚐試,結果都以失敗告終。”負責人說道。
說實話,這種光伏陶瓷的表現其實已經非常優秀了,完全可以替代現有的光伏矽晶材料了,運用到大規模的光伏發電廠建設當中去。
不過運用到建築上麵還是存在著諸多的問題,上麵已經講過了,所以趙一對於這種模式的建築材料還是不滿意的。
好在項目負責人也意識到了這個問題,也進行了這方麵的嚐試,隻是都失敗了而已,如果嚐試都沒有的話,那說明負責人對於場景運用上麵的敏銳度有點欠缺了。
看樣子想要解決這個問題,還需要自己親自參與其中,以這個陶瓷釉的結構為樣本,研發出來一款專用的塗料產品,或者說是油漆產品也可以。
光伏材料其實說到底非常簡單,隻需要對光子進行捕獲,並由此產生電位移,這樣就誕生了電壓,形成了微弱的電流,然後將這些電流引導存儲起來,就是電能了。
隻要滿足上麵的描述,就可以算是光伏材料了,而趙一想要做的就是能夠符合上述描述的塗料產品。
這樣的話,隻需要在建築較高的外牆塗上這種塗料,然後在邊緣使用導線將這些塗料產生的電能收集起來存儲就可以了。
想到這裏,趙一對聞省說道:“看樣子我要在這邊待上一段時間了,你也不用再陪著我了,回去給我就近訂一間房間供我休息就可以了。”
聞省聽到趙一的話,心裏既高興有有點失落,高興是因為終於臨到老板出手了,那麽他描述的那種光伏塗料肯定會研發成功,聞省對於趙一的材料技術有點盲目崇拜了。
而失落的就是,本來這是一件值得大書特書的材料,結果並沒有獲得老板的滿意,雖說並不影響基石材料公司的運營,更不影響他的位置,但是這個表現機會沒有了總是讓人不愉快的。
“行,我這就回去做好安排,等安排好後,我會告訴您的秘書。”聞省答應道。
隨後,趙一算是臨時加入到這個項目組中來,對這種光伏陶瓷釉進行深入的分析,隻有對這個陶瓷釉的結構和原理分析透徹了,才好進行下一步的動作。
好在這些基礎性的工作,項目組已經做得非常紮實了,趙一隻需要將這些實驗數據調出來,通過模擬軟件進行模擬就可以看得一目了然。
等了解了這種材料的具體結構,以及為什麽它的光電轉化率高的原因後,趙一就開始使用自己的計算材料學知識,從新設計了一份材料目標。
等他重新設計了一種材料之後,再放到智能材料分析和計算模擬係統裏麵進行模擬計算,結果表現出來的效果比項目組原來的陶瓷釉更加優秀。
根據模擬結果顯示,這種趙一設計出來的塗層材料不僅將光電轉化效率提高到了60%,同時表現出來的耐用性和穩定性也非常突出。
由於特殊建築菌種和特殊油漆的使用,可以讓中國房屋公司的使用年限變得非常長,如果這種用在建築外牆牆壁上的塗料不耐用或者不穩定,就是一個非常糟糕的事情了。
當趙一親自設計的材料模擬出來後,項目組的所有成員,對於趙一的崇拜更是滔滔不絕,之前隻是傳聞,現在這個傳奇真的站在了自己麵前,並且剛剛就完成了一項壯舉。
不過趙一並沒有因此感覺到歡欣鼓舞,畢竟這隻是萬裏長征的第一步,隻是表明了這種設計結構的材料可以表現出來這種理想的效果。
但是怎麽生產製備這種材料才是非常關鍵的步驟,製造不出來,那麽這種材料表現的再優秀也是於事無補。
所以接下來就是對這種材料反向推演,不過智能材料分析計算模擬係統就有這樣的功能,隻是這樣的功能並不能夠保證推理出來的過程會百分百表現的正確。
所以接下來的任務就交給了這些項目組的研究人員來操作了,這種體力活,趙一是不打算自己幹的。
將這些體力活交給了項目組成員之後,趙一就開始思考儲能的問題,現在能夠儲能的基本上都是電池產品了。
他之所以考慮這個問題,就是需要一款儲能非常大的設備,對光伏塗層發出來的電能進行存儲的,不然的話,這些白天發出來的電就會白白的浪費了。
正常情況下,白天居民家裏是很少使用電的,而這個時候恰恰是光伏發電的最好時間段了,等晚上用電高峰的時候,光伏發電時間段反而是最差的。
想要解決這種需求和生產不匹配的現象,就需要用到儲能設備來解決了,但是電池產品不說能量存儲密度的問題,就是成本也會非常高昂。
所以使用傳統的電池產品來進行儲能,趙一覺得不是一個好的辦法,即使他有能力研發出來一款能量存儲密度非常高的電池出來,那麽成本也會非常高。
而且他們存儲的電能是用來居民日常使用的,而不是用在電子產品上的,那就要求具有非常大的放電能力,不然的話,根本就帶不動居民的電器運轉起來。
那麽電容儲能就進入了他的視野,不過相比起傳統的電容儲能,他更加青睞基於石墨烯材料而製作的超級電容儲能設備。
其實這種石墨烯超級電容的原理並不複雜,就是利用石墨烯良好的導電性,實現比常規電池充電和放點速度快成百上千倍。
同時又利用石墨烯的單層原子結構,可以大幅度提高表麵積,這樣就可以儲備更多的電能,實現高能量密度。
所以原理並不難,難得是怎麽能夠快速穩定的生產出來滿足需要的石墨烯材料,隻要這個方麵進行了突破,那麽其他的任務交給下麵的研究人員就可以了。
而且這種石墨烯超級電容的應用範圍非常廣泛,不僅僅隻是滿足於和光伏塗層配套的儲能需要,還能夠解決國家電網的用電錯峰調節問題。
更重要的是,使用這種石墨烯超級電容製作的電池,應用也非常廣泛,小到電子產品,大到汽車上麵,都可以使用的上。
隻是之前趙一對於石墨烯電容沒有什麽需求,因為目前的石油還是蠻便宜的,他也就沒有打算直接上馬電動汽車項目,至於其他的儲能需求,可以使用其他的方式進行。
最簡單的石墨烯超級電容,采用的是雙電層電容結構,具體原理就是在電解質當中插入兩個電極,並在其間施加一個小於電解質溶液分解電壓的電壓。
這時電解液中的正、負離子在電場的作用下會迅速向兩極運動,並分別在兩上電極的表麵形成緊密的電荷層,即雙電層。
所以想要獲得高能量密度的石墨烯電容,不僅僅隻是石墨烯材料,還需要一種非常好的電解質材料。
於是針對這兩個問題,趙一就開始進行相關的研究工作,首先要解決的就是石墨烯的大規模製備問題,這個問題不解決,那麽石墨烯的成本就會非常高。
其他的辦法趙一也懶得去想,還是采用基石材料公司最擅長的微生物製備方法,這種製備方法既可以大量的製備,又不需要特殊的機械加工能力。
趙一準備培育出來一種微生物,他具備自適應單層,這樣的話,可以保證經由這種微生物生成的石墨烯材料是單層結構。
同時這種微生物還需要對碳原子具有非常好的親和力,同時在生物之間的特性表現上麵,兩種微生物之間能夠誕生某種聯係。
一旦靠的非常近,就會將他們搬運的碳原子吐出來,然後和附近的微生物吐出來的碳原子形成穩定的鍵連接關係。
在接下來的時間裏麵,趙一就是在實驗室裏麵培育這種微生物,如果是使用趙一交給基石材料公司的辦法進行,那麽花費的時間太長了。
趙一這次來這邊隻是一個臨時的行為,不可能待的太久,於是幹脆就通過宙靈幫助,直接就拿出來了滿足條件的微生物培育方案。
然後就是對這種微生物培育方案進行實驗驗證,這個操作趙一就讓研究人員按照資料流程來就可以了,
安排完這個之後,趙一又開始對電解質進行研究,想要獲得超高能量密度,電解質也是一項非常關鍵的因素。
不過這個工作趙一不打算自己做,因為他相信基石材料公司能夠做好這個工作,而且電解質這種東西,從來就沒有最好,隻有更好。
所以他們可以長時間慢慢的研究,隨著電解質的性能越來越優越,那麽石墨烯超級電容的能量密度也會越來越高。
至於當前研究所需要的電解質,就使用常規的電解質氫氧化鈉來代替就可以,目前隻是解決主要的問題,至於提高性能就是另一項工作了。
而且中國房屋公司的城市化建設還沒有動工,而安裝這些石墨烯超級電容儲能的話,需要等到其他工作全部完成後,才會開始進行。
所以基石材料公司擁有充足的時間來進行這項工作,如果不是怕他們長時間都弄不出來石墨烯大規模製備的技術,他都懶得自己動手做這些工作了。
就這樣趙一在這邊一下子就待了一個月的時間,等這邊將全部的實驗結果都匯總過來之後,由趙一主導的光伏塗層材料經過磕磕碰碰終於是獲得了想要的結果。
果然根據智能材料分析和計算模擬係統得出來的製備過程並不靠譜,趙一經過了不下十多次的調整後,終於獲得了滿意的答案。
然後就是石墨烯的製備了,由於重要的微生物培育是出自宙靈之後,所以經過實際驗證之後,沒有出現任何意外,非常順利的完成了。
從此以後,石墨烯的製備就可以大規模工業化製造了,不僅僅隻是對這個項目產生重要的影響,就是對目前的半導體產業也會產生很大的影響。
不過趙一並沒有打算推出什麽碳基芯片,因為矽基芯片的使用壽命還沒有到頭,再加上自己就在矽基芯片上麵占據著絕對的領先優勢。
在這種情況下,完全沒有必要自己掘自己的墓,所以想要推出碳基芯片,還需要等待矽基芯片的潛力耗盡之後才會大規模應用。
至於更多的應用場景,還需要基石材料公司自己挖掘,不過趙一也囑咐了,石墨烯材料暫時不對外供應,隻需要滿足兄弟單位的研發生產需求就可以。
等這些東西都製備出來實物之後,實驗室研究人員就使用這些材料,將一套光伏塗層發電係統搭建起來了。
根據實驗室數據,趙一親自設計的光伏塗層材料的光電轉化效率達到了理想的設計值,也就是60%,但是實際應用當中,能夠有50%以上就是一個非常不錯的結果。
因為在外部環境下,由於塗層上麵的灰塵等原因,肯定會對轉化效率造成很大的影響,今後還需要不定期對一些建築的外部進行清潔處理,才能夠保持良好的光電轉化效率。
其次就是石墨烯製備的超級電容了,能量密度一下子就達到了500wh/kg,這樣的能量密度其實相比起鋰電池的能量密度來說,好的不是一星半點。
使用這種電池,完全可以用來造電動汽車了,前世比亞迪的磷酸鐵鋰電池,能量密度才隻有180wh/kg,就可以看得出來這兩者之間的差異了。
不過趙一對此並沒有滿意,趙一希望在接下來的時間裏麵,將這個電能密度提高至少5倍,也就是至少要達到2500wh/kg,同時改進其他各方麵的性能。
至於什麽時候應用到電動汽車上麵,趙一還拿不定主意,主要是因為目前的燃油汽車還有很大的潛力可以挖,能源安全也沒有那麽緊迫。
當然這個年代,對於節能減排的要求更沒有那麽苛刻,所以趙一打算看看再說,如果真的需要上馬電動汽車的話,也不算是一件非常困難的事情。
電動汽車說到底就兩大核心,第一個就是電池了,第二個就是電動機了,隻要這兩個沒有問題,其他的都是一些細枝末節了。
不過該準備的還是要準備的,所以從基石材料公司出來之後,趙一就直接前往了神龍汽車公司,讓他們對電動汽車做前期研發工作。
電池就不用他們操心了,基石材料公司完全可以滿足他們的需求,所以他們的研發重點就是高性能汽車用電機以及整車的設計了。
至此,趙一來南京的任務就算是圓滿的完成了,至於光伏材料實驗室之前的光伏陶瓷,雖然也具有非常高的實用價值。
但是相比起光伏塗層來說,就是不是那麽先進了,現在趙一不確定的是,到底要不要將光伏塗層往外銷售,如果往外銷售,那麽光伏陶瓷就沒有必要生產了。
不過經過一番權衡之後,趙一還是打算將光伏陶瓷產業安排到景德鎮,同時光伏塗料的生產也放到那邊,也就是說,光伏塗層暫時不對外賣。
因為這種光伏塗層不僅僅隻是可以用來進行建築光伏發電的,其他地方的用途也非常廣泛,例如軍事裝備上麵,以及太空設備上麵都可以使用。
如果和這些東西結合起來,就算得上是出口管製產品了,更重要的是,那樣光伏陶瓷產品就等於是白研發了,所以他準備讓基石材料公司往歐美國家賣一波先。
因為光伏陶瓷優秀的光電轉化效率遠遠高於目前的矽晶光伏產品,肯定會受到歐美國家的熱烈歡迎,而且使用壽命更長,那麽價格更貴點也就情有可原了。
從這一點看,趙一他的資本家本性就暴露無遺了,明明有更好的東西,偏要拿出劣質的次等品賺一波錢再說,如果讓他們的消費者知道了,估計得氣的吐血。
因為這種光伏塗層材料真正到大規模應用的時候,還需要等待5年左右,這段時間裏麵,就是光伏陶瓷大發神威的時候了。
來到光伏陶瓷項目組,項目組的負責人拿出來了一片麵積大約在一平方米左右,前世非常常見的瓷磚給趙一看。
趙一接過了他拿過來的瓷磚,仔細的端詳了起來,瓷磚表麵是一層灰色的釉,看上去並沒有什麽特別的,非常的光滑。
然後他用手在上麵摸了一下,並沒有常見陶瓷釉的冰涼感,這說明它的吸熱能力非常不錯,而且能夠容納更多的熱量,並且這些熱量不容易消散。
除此之外,趙一看不出來有什麽特別的,然後他有端詳著瓷磚的邊緣,發現中間有許多黃點,雖然不知道有什麽作用,但是肯定是非常重要。
至於地磚背麵就是非常常見的瓷磚背麵了,非常的粗糙,這種設計主要是用來和水泥砂灰進行充分的混合,附著力更大。
“跟我說說其中的原理,我非常好奇,這種平平無奇的陶瓷,竟然有你說的那麽神奇。”趙一對著負責人問道。
“其實原理並沒有那麽複雜,主要組件就兩個部分,第一個部分就是特殊光伏釉,它具有非常高的光敏度。
隻要有光子撞擊,撞擊部位就會產生空穴,電子就會產生位移,形成電壓,形成的過程和矽晶光伏材料差不了多。
隻是這種特殊陶瓷釉對於光的捕獲更加靈敏,這也是他們的光能轉化效率這麽高的原因。
其次就是這側麵的黃色的小點,是使用銅製作的外部接口,主要是用來進行光伏陶瓷之間進行聯通的,這樣拚接起來就會形成麵積更大的光伏陶瓷麵板了。負責人說道。
趙一聽到他的話,卻皺起眉頭,思考了片刻說道:“這種特殊陶瓷釉其實也是一種塗料,那麽有沒有可能不依附於陶瓷,單純的這種塗料材料就可以產生光伏電壓呢?”
“這個我們試過了,如果不進行高溫燒製的話,就不會表現出來這麽高的光伏電壓靈敏度,達到的效果就非常有限了。”負責人回答道。
趙一之所以這麽問,就是因為如果這種陶瓷產品用來外牆裝飾的話,是非常困難的,因為要使用水泥貼牆,中間是需要進行水泥密封的,那麽瓷磚和瓷磚之間就會完全阻斷。
如果不進行水泥密封,就讓這些瓷磚之間直接接觸,那麽不說熱脹冷縮帶來的問題,就是安全性也會大打折扣,而且施工難度也會非常大。
而且他們用來進行光伏陶瓷之間進行連接的材料趙一也不太滿意,不管是使用銅還是石墨烯納米管,生產的成本都非常大,不適宜大規模的運用場景。
如果是出售給其他企業,這還好一些,畢竟是由其他公司來買單,但是這些產品最大的使用方就是自己,那麽節約每一點成本都是需要思考的問題。
“你們有沒有研究這種釉經過燒製之後的具體結構,然後通過其他方法,再改變這個中間變化的過程,直接就可以達到最後的結構目標。”趙一又問道。
“這個我們當然研究過了,隻是使用其他手段代替陶瓷燒製的過程,我們還沒有研究出來,不然的話,完全可以根據最後的產物結構直接做成塗料就可以了。
這樣不僅生產方式更加容易,而且運用起來更加簡單,隻是我們做了很多這方麵的嚐試,結果都以失敗告終。”負責人說道。
說實話,這種光伏陶瓷的表現其實已經非常優秀了,完全可以替代現有的光伏矽晶材料了,運用到大規模的光伏發電廠建設當中去。
不過運用到建築上麵還是存在著諸多的問題,上麵已經講過了,所以趙一對於這種模式的建築材料還是不滿意的。
好在項目負責人也意識到了這個問題,也進行了這方麵的嚐試,隻是都失敗了而已,如果嚐試都沒有的話,那說明負責人對於場景運用上麵的敏銳度有點欠缺了。
看樣子想要解決這個問題,還需要自己親自參與其中,以這個陶瓷釉的結構為樣本,研發出來一款專用的塗料產品,或者說是油漆產品也可以。
光伏材料其實說到底非常簡單,隻需要對光子進行捕獲,並由此產生電位移,這樣就誕生了電壓,形成了微弱的電流,然後將這些電流引導存儲起來,就是電能了。
隻要滿足上麵的描述,就可以算是光伏材料了,而趙一想要做的就是能夠符合上述描述的塗料產品。
這樣的話,隻需要在建築較高的外牆塗上這種塗料,然後在邊緣使用導線將這些塗料產生的電能收集起來存儲就可以了。
想到這裏,趙一對聞省說道:“看樣子我要在這邊待上一段時間了,你也不用再陪著我了,回去給我就近訂一間房間供我休息就可以了。”
聞省聽到趙一的話,心裏既高興有有點失落,高興是因為終於臨到老板出手了,那麽他描述的那種光伏塗料肯定會研發成功,聞省對於趙一的材料技術有點盲目崇拜了。
而失落的就是,本來這是一件值得大書特書的材料,結果並沒有獲得老板的滿意,雖說並不影響基石材料公司的運營,更不影響他的位置,但是這個表現機會沒有了總是讓人不愉快的。
“行,我這就回去做好安排,等安排好後,我會告訴您的秘書。”聞省答應道。
隨後,趙一算是臨時加入到這個項目組中來,對這種光伏陶瓷釉進行深入的分析,隻有對這個陶瓷釉的結構和原理分析透徹了,才好進行下一步的動作。
好在這些基礎性的工作,項目組已經做得非常紮實了,趙一隻需要將這些實驗數據調出來,通過模擬軟件進行模擬就可以看得一目了然。
等了解了這種材料的具體結構,以及為什麽它的光電轉化率高的原因後,趙一就開始使用自己的計算材料學知識,從新設計了一份材料目標。
等他重新設計了一種材料之後,再放到智能材料分析和計算模擬係統裏麵進行模擬計算,結果表現出來的效果比項目組原來的陶瓷釉更加優秀。
根據模擬結果顯示,這種趙一設計出來的塗層材料不僅將光電轉化效率提高到了60%,同時表現出來的耐用性和穩定性也非常突出。
由於特殊建築菌種和特殊油漆的使用,可以讓中國房屋公司的使用年限變得非常長,如果這種用在建築外牆牆壁上的塗料不耐用或者不穩定,就是一個非常糟糕的事情了。
當趙一親自設計的材料模擬出來後,項目組的所有成員,對於趙一的崇拜更是滔滔不絕,之前隻是傳聞,現在這個傳奇真的站在了自己麵前,並且剛剛就完成了一項壯舉。
不過趙一並沒有因此感覺到歡欣鼓舞,畢竟這隻是萬裏長征的第一步,隻是表明了這種設計結構的材料可以表現出來這種理想的效果。
但是怎麽生產製備這種材料才是非常關鍵的步驟,製造不出來,那麽這種材料表現的再優秀也是於事無補。
所以接下來就是對這種材料反向推演,不過智能材料分析計算模擬係統就有這樣的功能,隻是這樣的功能並不能夠保證推理出來的過程會百分百表現的正確。
所以接下來的任務就交給了這些項目組的研究人員來操作了,這種體力活,趙一是不打算自己幹的。
將這些體力活交給了項目組成員之後,趙一就開始思考儲能的問題,現在能夠儲能的基本上都是電池產品了。
他之所以考慮這個問題,就是需要一款儲能非常大的設備,對光伏塗層發出來的電能進行存儲的,不然的話,這些白天發出來的電就會白白的浪費了。
正常情況下,白天居民家裏是很少使用電的,而這個時候恰恰是光伏發電的最好時間段了,等晚上用電高峰的時候,光伏發電時間段反而是最差的。
想要解決這種需求和生產不匹配的現象,就需要用到儲能設備來解決了,但是電池產品不說能量存儲密度的問題,就是成本也會非常高昂。
所以使用傳統的電池產品來進行儲能,趙一覺得不是一個好的辦法,即使他有能力研發出來一款能量存儲密度非常高的電池出來,那麽成本也會非常高。
而且他們存儲的電能是用來居民日常使用的,而不是用在電子產品上的,那就要求具有非常大的放電能力,不然的話,根本就帶不動居民的電器運轉起來。
那麽電容儲能就進入了他的視野,不過相比起傳統的電容儲能,他更加青睞基於石墨烯材料而製作的超級電容儲能設備。
其實這種石墨烯超級電容的原理並不複雜,就是利用石墨烯良好的導電性,實現比常規電池充電和放點速度快成百上千倍。
同時又利用石墨烯的單層原子結構,可以大幅度提高表麵積,這樣就可以儲備更多的電能,實現高能量密度。
所以原理並不難,難得是怎麽能夠快速穩定的生產出來滿足需要的石墨烯材料,隻要這個方麵進行了突破,那麽其他的任務交給下麵的研究人員就可以了。
而且這種石墨烯超級電容的應用範圍非常廣泛,不僅僅隻是滿足於和光伏塗層配套的儲能需要,還能夠解決國家電網的用電錯峰調節問題。
更重要的是,使用這種石墨烯超級電容製作的電池,應用也非常廣泛,小到電子產品,大到汽車上麵,都可以使用的上。
隻是之前趙一對於石墨烯電容沒有什麽需求,因為目前的石油還是蠻便宜的,他也就沒有打算直接上馬電動汽車項目,至於其他的儲能需求,可以使用其他的方式進行。
最簡單的石墨烯超級電容,采用的是雙電層電容結構,具體原理就是在電解質當中插入兩個電極,並在其間施加一個小於電解質溶液分解電壓的電壓。
這時電解液中的正、負離子在電場的作用下會迅速向兩極運動,並分別在兩上電極的表麵形成緊密的電荷層,即雙電層。
所以想要獲得高能量密度的石墨烯電容,不僅僅隻是石墨烯材料,還需要一種非常好的電解質材料。
於是針對這兩個問題,趙一就開始進行相關的研究工作,首先要解決的就是石墨烯的大規模製備問題,這個問題不解決,那麽石墨烯的成本就會非常高。
其他的辦法趙一也懶得去想,還是采用基石材料公司最擅長的微生物製備方法,這種製備方法既可以大量的製備,又不需要特殊的機械加工能力。
趙一準備培育出來一種微生物,他具備自適應單層,這樣的話,可以保證經由這種微生物生成的石墨烯材料是單層結構。
同時這種微生物還需要對碳原子具有非常好的親和力,同時在生物之間的特性表現上麵,兩種微生物之間能夠誕生某種聯係。
一旦靠的非常近,就會將他們搬運的碳原子吐出來,然後和附近的微生物吐出來的碳原子形成穩定的鍵連接關係。
在接下來的時間裏麵,趙一就是在實驗室裏麵培育這種微生物,如果是使用趙一交給基石材料公司的辦法進行,那麽花費的時間太長了。
趙一這次來這邊隻是一個臨時的行為,不可能待的太久,於是幹脆就通過宙靈幫助,直接就拿出來了滿足條件的微生物培育方案。
然後就是對這種微生物培育方案進行實驗驗證,這個操作趙一就讓研究人員按照資料流程來就可以了,
安排完這個之後,趙一又開始對電解質進行研究,想要獲得超高能量密度,電解質也是一項非常關鍵的因素。
不過這個工作趙一不打算自己做,因為他相信基石材料公司能夠做好這個工作,而且電解質這種東西,從來就沒有最好,隻有更好。
所以他們可以長時間慢慢的研究,隨著電解質的性能越來越優越,那麽石墨烯超級電容的能量密度也會越來越高。
至於當前研究所需要的電解質,就使用常規的電解質氫氧化鈉來代替就可以,目前隻是解決主要的問題,至於提高性能就是另一項工作了。
而且中國房屋公司的城市化建設還沒有動工,而安裝這些石墨烯超級電容儲能的話,需要等到其他工作全部完成後,才會開始進行。
所以基石材料公司擁有充足的時間來進行這項工作,如果不是怕他們長時間都弄不出來石墨烯大規模製備的技術,他都懶得自己動手做這些工作了。
就這樣趙一在這邊一下子就待了一個月的時間,等這邊將全部的實驗結果都匯總過來之後,由趙一主導的光伏塗層材料經過磕磕碰碰終於是獲得了想要的結果。
果然根據智能材料分析和計算模擬係統得出來的製備過程並不靠譜,趙一經過了不下十多次的調整後,終於獲得了滿意的答案。
然後就是石墨烯的製備了,由於重要的微生物培育是出自宙靈之後,所以經過實際驗證之後,沒有出現任何意外,非常順利的完成了。
從此以後,石墨烯的製備就可以大規模工業化製造了,不僅僅隻是對這個項目產生重要的影響,就是對目前的半導體產業也會產生很大的影響。
不過趙一並沒有打算推出什麽碳基芯片,因為矽基芯片的使用壽命還沒有到頭,再加上自己就在矽基芯片上麵占據著絕對的領先優勢。
在這種情況下,完全沒有必要自己掘自己的墓,所以想要推出碳基芯片,還需要等待矽基芯片的潛力耗盡之後才會大規模應用。
至於更多的應用場景,還需要基石材料公司自己挖掘,不過趙一也囑咐了,石墨烯材料暫時不對外供應,隻需要滿足兄弟單位的研發生產需求就可以。
等這些東西都製備出來實物之後,實驗室研究人員就使用這些材料,將一套光伏塗層發電係統搭建起來了。
根據實驗室數據,趙一親自設計的光伏塗層材料的光電轉化效率達到了理想的設計值,也就是60%,但是實際應用當中,能夠有50%以上就是一個非常不錯的結果。
因為在外部環境下,由於塗層上麵的灰塵等原因,肯定會對轉化效率造成很大的影響,今後還需要不定期對一些建築的外部進行清潔處理,才能夠保持良好的光電轉化效率。
其次就是石墨烯製備的超級電容了,能量密度一下子就達到了500wh/kg,這樣的能量密度其實相比起鋰電池的能量密度來說,好的不是一星半點。
使用這種電池,完全可以用來造電動汽車了,前世比亞迪的磷酸鐵鋰電池,能量密度才隻有180wh/kg,就可以看得出來這兩者之間的差異了。
不過趙一對此並沒有滿意,趙一希望在接下來的時間裏麵,將這個電能密度提高至少5倍,也就是至少要達到2500wh/kg,同時改進其他各方麵的性能。
至於什麽時候應用到電動汽車上麵,趙一還拿不定主意,主要是因為目前的燃油汽車還有很大的潛力可以挖,能源安全也沒有那麽緊迫。
當然這個年代,對於節能減排的要求更沒有那麽苛刻,所以趙一打算看看再說,如果真的需要上馬電動汽車的話,也不算是一件非常困難的事情。
電動汽車說到底就兩大核心,第一個就是電池了,第二個就是電動機了,隻要這兩個沒有問題,其他的都是一些細枝末節了。
不過該準備的還是要準備的,所以從基石材料公司出來之後,趙一就直接前往了神龍汽車公司,讓他們對電動汽車做前期研發工作。
電池就不用他們操心了,基石材料公司完全可以滿足他們的需求,所以他們的研發重點就是高性能汽車用電機以及整車的設計了。
至此,趙一來南京的任務就算是圓滿的完成了,至於光伏材料實驗室之前的光伏陶瓷,雖然也具有非常高的實用價值。
但是相比起光伏塗層來說,就是不是那麽先進了,現在趙一不確定的是,到底要不要將光伏塗層往外銷售,如果往外銷售,那麽光伏陶瓷就沒有必要生產了。
不過經過一番權衡之後,趙一還是打算將光伏陶瓷產業安排到景德鎮,同時光伏塗料的生產也放到那邊,也就是說,光伏塗層暫時不對外賣。
因為這種光伏塗層不僅僅隻是可以用來進行建築光伏發電的,其他地方的用途也非常廣泛,例如軍事裝備上麵,以及太空設備上麵都可以使用。
如果和這些東西結合起來,就算得上是出口管製產品了,更重要的是,那樣光伏陶瓷產品就等於是白研發了,所以他準備讓基石材料公司往歐美國家賣一波先。
因為光伏陶瓷優秀的光電轉化效率遠遠高於目前的矽晶光伏產品,肯定會受到歐美國家的熱烈歡迎,而且使用壽命更長,那麽價格更貴點也就情有可原了。
從這一點看,趙一他的資本家本性就暴露無遺了,明明有更好的東西,偏要拿出劣質的次等品賺一波錢再說,如果讓他們的消費者知道了,估計得氣的吐血。
因為這種光伏塗層材料真正到大規模應用的時候,還需要等待5年左右,這段時間裏麵,就是光伏陶瓷大發神威的時候了。