【編者按】2011年7月14日,2011第八屆中國(長春)國際汽車博覽會(長春車展)盛大開幕。搜狐汽車作為本屆車展官方合作伙伴,派出了強大的記者團隊全程進行報道。7月16日,中國長春先進車輛與集成技術國際論壇成功召開。在此次論壇中,臺灣清華大學教授洪哲文做了演講。
臺灣清華大學教授洪哲文:大家好。非常榮幸能夠來這里跟大家交流。
能源是可以轉換的,這是能源轉換的公式。想減少能源的消耗,我們可以使用燃燒,可以將化學能源轉化為熱能源。我們使用發動機、渦輪機能夠將它轉換為旋轉能源,之后也可以將它轉換為能源車輛。
同時,我們也可以將電力轉換成熱能源,也可以將能源轉化為化學能源,比如說電池。我們也可以進行反向的推算,可以將電子能源轉換為電池。可以將機械能源轉換為電動汽車。這是一種非常典型的電動汽車原理。
當我們提到綠色能源的時候,第一個原則是量子顆粒理論。它也是一種可以保存的特性,它的潛力和動力學的能源是可以進行轉換的。這里是傳統能源、這里是轉換函數,最終得出來的就是可再生能源。我們可以將光伏轉換成為電子能源。我們也可以將電子能源通過LED轉換為光伏。也可以將光伏使用太陽能加熱器對其進行轉換。之后也可以用倒退的方式轉換為熱電子能。
這里我們稱之為綠色能源車輛,我主要負責兩個功能,綠色能源實驗室、分子能源實驗室。我們的工作是將能源進行轉換,在這個過程中不產生任何污染。從量子到納米到微即,到Meso,再到宏觀的級別。對燃料電池和電解進行轉換。在這里,我還負責我們另外兩個實驗室。主要是負責生物光子的轉換。我們的目標是將綠色能源車輛的設計和智能車輛成為現實。我們研究領域生物太陽能電池、OLED、空氣調節系統、插入式混合電動車輛的設計,個人移動電子車輛,包括燃料電池,加上電池的組合。
對于所有的研究都是基于共同的基礎之上的,比如說Macro—Scale的模擬、之后還有一些持續例子的研究。我們也可以來做微觀層面的模擬,包括LBM的模擬、電池的模擬。還有AMD的研究、DSI和MD的研究,還有光子的研究,以及質子的研究,最后會有量子級的研究。
這是我們光子的研究,整個研究體系是由低到高一個非常完整的體系。這是我們傳統的燃料電池、鋰電池、常規電池,及電容器的研究。還有一些燃燒的發動機,比如說渦輪增壓的發動機。對于我們來說,這些發動機會產生一些非常嚴重的空氣污染的問題。我們也正在努力,希望能夠研制出來更多燃燒的發動機,另一方面減少對環境的污染。
下面我們跟大家舉一些例子,我們在研發一種低溫、多維度的模擬器,主要目標是利用這種模擬器進行電池燃料的設計。首先我們開始了量子的模擬,我們對于這些量子的顆粒進行模擬。我們也對于分子進行模擬。通過這種分子模擬對于整個特性進行估計之后,我們也會對于整個底線進行分析,性能條件的預測,我們可以對于不同模擬情況的效果進行衡量,來進行測試。這是我們使用的一種最為常規的方法,這是量子級的模擬,這是杜邦的膜產品。它是一種基于蔡丸基礎的模擬。我們使用了這種技術來做模擬。我們通過模型的設計進行分析,SPEEKE可以最大限度的降低H3的含量,我們也對H3O和H2O的含量進行對比。最為重要的就是,在理論設計的過程中,我們需要了解的是氧的還原,SNT的表面在原來電池、電級的還原。我們很難對這些氧分子進行分離,我們也在這里對氧進行了還原的分析,我們可以通過SNT表面動態的模擬,也可以來使用這種模式,在燃料電池陰級上使用的分析模式。
氣泡的去除也是我們在實驗電池時候非常重要的一個步驟。我們可以使用TLBM的模型進一步的控制泡沫的密度。我們也可以使用幾何效率來控制泡沫。我們到了系統動態和控制,因為在這里大家可以看到,對于我們來說,每一個組件的控制不是最重要的,最重要的是對整個系統實現狀態的控制。對空氣的輸入、氫的流動、H2O、尾氣的排放,所以我們需要一個中央控制單元來設計整個電源的體系。這是一個非常典型的例子,是關于車輛動力總成的典型示意圖。我們也可以使用線性的公式來進行計算。做模型的線性化,而且了解頻率的響應度。我們使用這種超級變容器會有幾個優勢,也會有劣勢,劣勢就是對于一個單元來說,電壓過低,而且它有很高的自我放電的情況。
這是使用NCP的方法來用增壓器,檢查整個模型頻率的響應情況。這個區域是溫度的變化,對于工作的溫度來說,主要是一部分會受到影響,這部分是相應頻率變化最大的一塊區域。這是EPA的數據,使用燃料電池,我們可以了解他的燃料電池車輛的時間,以及變化之間的比例。而且在這里可以看到,這是凈值和需求值之間的變量。對于鋰離子電池來說,我們都是用這種QMD的分子來建造鋰電池的分的結構。之后,使用分子動態學的方法了解 PEO、PSO的分子情況。第一種是鏈條形式,第二種是環式。我們可以通過這樣的分析了解整個電池動態的模擬。我們還在做動態建模的時候也使用了AC的測試。通過這樣的測試來了解SOA的情況,電池的充電狀態的情況。之后我們打造整個體系。我們也對于空調系統進行了整個測試。大家可以看到,這種空調體系是使用芯片作為關鍵組件,下面我們要做的就是來設計太陽能電池。我們目前還沒有在我們實驗室里面使用氧化硅,因為硅在我們的實驗室里面還沒有做相應的研究。我們主要使用的是DSSC的太陽能電池。在這里打造了我們自己的TiO2電池的設計。這是分子的動態學。之后我們得出了這樣一個結論,主要的組件是LUMO、LOMO,還有Bandgap。我們在這里可以使用測量,了解他的VO、OO五,之后我們可以建造起他的Band Gap,我們可以知道他的顏色是怎么樣的,可以對電極進行轉換。使用同樣的技術,我們也可以使用半導體的技術來做GaN,他會產生的顏色差異。這是葉綠素,我們可以了解它的狀態,包括密度的狀態,而且我們也可以來了解它的UV—VIS的光譜分布情況。
這是一個氫化的過程,我們加入氫化劑,根據不同太陽光的頻譜來涵蓋,我們也可以使用同樣的技術,也可以來了解LED,可以生成不同的顏色,綠色和藍色。這是半導體的熱電子學的特性。這是現有的狀態,在現有的狀態中,最大的ZT是在這個比值的范圍之內。它的最大值能夠達到1。在這個研究中使用的主要研究技術就是使用技術來增加熱的導電性。熱的導電性在過去五年中已經做了研究。但是研究的凈值并不是特別大。我們可以使用納米技術將ZT提升到3到5之間。還可以使用納米線圈的熱電子發電機進行模擬。同時我們也能夠了解光子的分布情況。這是我們在設計整個空調系統的時候采用的技術。除此之外我們還有高溫的燃料電池,可以來打造我們的APU。
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