问:蓄电池的容量是一方面,体积也是一方面考虑?
其鲁教授:锂离子电池是各种蓄电池中体积最小、重量最轻的电池。今天在地球表面行驶电动车辆,完全不需要考虑电池体积的问题。今后,随着技术的进步,锂离子电池会更轻、更小。
问:如果马克沃特尼成功了,是否可以憧憬未来的电动车的发展,我们可以带着太阳能电池及蓄电池,走遍全世界?
其鲁教授:这样的技术问题在地球上目前基本已经解决了。2015年年初,世界上第一架完全使用太阳能动力的飞机“阳光动力2号”实现了环球飞行,也经过了中国。目前商业化太阳能板1平米的发电功率约150瓦,最新研究的太阳能电池发电能力可以提高50%,即每平米面积可达220瓦,一辆小轿车垂直占地面积一般不到10平米,如果以10平米计算,一辆小轿车表面都是用太阳能板或膜,可以达到2千瓦的发电功率,在地球上驱动小轿车是没有问题的。相信在不远的将来,太阳能汽车能够进入寻常百姓家。
问:您是一名科学专家,平常爱看科幻片吗?喜欢什么样的科幻片?有人说,科幻是对科学的想象,您怎么看待这句话?
其鲁教授:坦白说看的不多,但比较喜欢科学逻辑比较缜密的,此外,一些具有超前想象力的科幻片会给人一些启发。科幻是对科学的想象,这话有一定道理,但是有些科幻小说或者影视作品的想象力接近于疯狂或超前。作为科幻作品,想象力非常重要。对于那些人们尚不太清楚的东西应该有一些超常幻想。
关于其鲁教授:其鲁是北京大学教授、博士生导师,国务院特殊津贴专家,材料科学家,我国钴酸锂、锰酸锂电池正极材料、动力电池技术奠基人,曾担任2008年奥运会清洁能源电动车用动力电池项目首席科学家,国家“十一五”863电动汽车动力锂电池项目负责人。
问:在《火星救援》中,马克沃特尼是用太阳能电池给蓄电池充电,在现实生活里,是否能用太阳能直接给蓄电池充电?
其鲁教授:可以用太阳能板直接给蓄电池充电,这已经开始大规模使用了。在中国的北部草原上,有数万户游牧民远离电网,长期以来一直处于无电可使状态。近年来,一种直接用太阳能充电的、称为“微电站”的绿色产品(由储能的高性能锂离子电池和太阳能阵列组成)开始在无电草原地区使用,3kW的微电站可以提供基本满足家庭生活用电的电能,彻底解决了草原上几百年来无电的历史。
问:我们是不是可以理解,马克沃特尼驾驶的太空探险车就是现在的电动车?
其鲁教授:电影中的电动车与现在的电动车基本相同。但太空中的探险车可能完全不同于现在电动车,因为太空没有平坦的道路,所以探险车的移动可能会像人类的行走一样,或者更像螃蟹一样,用灵活的多只腿来实现移动或用坦克一样的铝带。
问:如果用太阳能给蓄电池充电应该注意什么?会有哪些危险可能会发生?
其鲁教授:就目前地球的环境和技术水平来说,用太阳能给蓄电池充电已经非常安全了,只要不受到外力的破坏。但是,在太空有很多其他强辐射、真空、低温或高温以及陨石的碰撞问题要考虑,以免意外发生。
问:火星上的地表温度温差巨大,蓄电池是否可以在这样的环境中工作?并且循环多次充电?电池的使用寿命等是否与空气组成也有关系?
其鲁教授:据报道:赤道附近,白天温度可以达到20℃,夜间会骤然降低到-80℃左右。火星两极的温度更低,最低可以达到-139℃。就目前锂离子电池的技术来说,在负40度到正50度之间使用没有问题,火星上昼夜温差很大,可以判定,白天使用没有问题,晚上可能会出现问题,这需要采取一些保温措施。电影中取暖靠废弃核燃料的预热,不需要考虑用电供暖。电池也靠上述供暖方式保持了工作温度。锂离子电池的使用寿命与空气组成没有关系,火星环境更有利于锂离子电池的使用,锂离子电池是需要隔绝水和氧气的。
问:以目前最顶端的蓄电池科技,如果与太阳能充电板结合使用,穿越3200公里的话,带多大容量的蓄电池及多少太阳能板是合适的?
其鲁教授:这与太空探险车的重量、太空车在火星表面要穿越地区的地表情况、以及行驶的速度等有关。火星上的重力仅为地球的五分之二,太空车的重量阻力比地球小多了,是非常适合使用电动车的。目前中国技术含量高的锂离子电池电动轿车(配置20kWh的锂离子电池),在公路上约能行驶200公里。如果每天就跑200公里的话,3200公里要跑16天。只要带上3个kW的太阳能电池,每天充电半天时间,其余时间行驶,3200公里约一个月跑完。当然,火星表面也许路况极差,所以可能会消耗更多的时间。假如不考虑其它设备的用电,每天仅行驶30公里,由5kWh的电池,白天充电2小时即可,但要在火星上行驶约四个月。
《火星救援》马特-达蒙种土豆