科技新时代:电动汽车只是空中楼阁
2011年08月11日 9:57 19323次浏览 来源: 科技新时代杂志 分类: 新技术
在我遇到埃文斯的时候,另一种潜在的资源短缺正跃然于新闻标题上。作为全世界95%的稀土元素—混合动力汽车、风力发电机和其他清洁能源技术都严重依赖的一组元素—的产地,中国发出了减少出口数量的信号,称为了保护稀土矿产而要减少产量。在这之后,在全球范围内对于这些稀有元素供应的担心日益加重。稀土元素的固有特性使其成为薄膜太阳能电池、高效风力发电机、先进发动机、高容量电池和其他清洁能源创新技术必不可少的重要成分。一旦供应被切断,无疑将对这些领域产生深远的影响。
并非所有这些元素都很稀少,但是没有一种会像20世纪的主要工业原材料—铁、铝、硅和其他9种元素—那样充足,地壳中99%的成分都由它们构成。历史上,只有科学家会在实验室规模的项目上大量使用这些稀有元素,因此地质学家们一直缺乏动力去寻找这些元素的矿藏,结果就是我们对于这些能源关键元素的分布、储量和成本效益等知识严重缺乏,而这种知识的缺乏又进一步引发了焦虑。例如,2010年8月,《Reason》杂志发表的一篇文章标题为“忘记石油的产量峰值,想想锂、铷和磷的产量峰值吧”。对于锂来说,在我们对它的储量有了更多了解之后,恐慌开始平息。但是对于其他28种元素,是否情况也会这样?锂的供应情况对于其他元素能提供哪些借鉴之处呢?
要理解为什么一组并不出名的元素会吸引如此多的注意力,首先需要了解一下汽油驱动的汽车和电动汽车之间的竞争优劣势。本质上,内燃机是一种效率非常低的机器,汽油的能量只有12.6%被用于驱动汽车的工作,但是汽油的高能量密度在很大程度上弥补了内燃机的这种不足。每升汽油蕴含着约8.72千瓦时的能量,即使只有12.6%的能量被利用,也足以驱动一辆几吨重的汽车在高速公路上飞奔。尤其是在石油价格很便宜、似乎拥有无限储量的时代—对于20世纪的大多数时间都是如此—内燃机的这种低效率是完全可以被接受的。
然而,今天石油的价格不再便宜,显然也不可能是储量无限的,我们开始进入英国汉普郡学院的教授迈克·克雷尔所说的“困难石油时代”。在这个时代,那些容易开采的石油都已经被开采殆尽,我们不得不在几千米深的海洋下面钻探石油。与此同时,随着发展中国家中产阶级的兴起,预计到2050年世界上的汽车数量将会翻一番,达到20亿辆的规模。
责任编辑:TT
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