科學快報 電池技術突破！能量密度比最好的電車電池高3倍，純電飛機的時代要來了嗎？【科學快報】214

電動飛機所需的電池能量密度大約是每公斤1000瓦時 這是一個門檻 但目前電池的能量密度已經逼近極限 電車所使用的鋰電池最高能量密度也就是每公斤300瓦時 遠遠達不到要求 現在麻省理工學院聯合多家機構開發出了一種那空氣燃料電池 研究員製作了兩種不同版本的原型裝置 進行了一系列的實驗 證明了這種電池的能量密度是目前幾乎所有電車鋰電池的三倍以上 研究成果於5月27號發表在了教育雜誌上 金屬納的主要來源就是氯化鈉或者說是鹽 儲量豐富 質配簡單 成本低廉 電池的另一面是普通的空氣作爲養原子的來源 在兩者之間 一層固體陶瓷材料作爲電解質 使鈉離子可以自由通過 而面向空氣的多孔電極則幫助鈉與氧氣發生化學反應併產生電能 這項低成本高能量密度的新電池技術不僅可能使電動飛機大規模商業化 同時也將推動軌道 海運等整個交通系統全面實現電氣化 當然 即使達到每公斤1000瓦時也不足以實現遠距離的跨洋飛行 但已經可以覆蓋80%的區域性航班 那金屬在提供動力時會發生化學反應 產生的化學副產品會從飛機尾部排出 類似於配件發動機的尾氣 但有一個非常大的區別 它不會產生二氧化碳排放 這些由氧化鈉組成的排放物實際上會吸收大氣中的二氧化碳 形成氫氧化鈉 緊接着再形成碳酸氫鈉 也就是小蘇打 這一系列反應都是自發的 如果最終產品碳酸氫鈉進入海洋 還可以幫助降低水的酸度 減少溫室氣體的部分影響 更重要的是 這種新型燃料電池本質上比許多其他電池都更安全 雖然鈉金屬反應性極強 暴露在潮溼環境中會自燃 丟水裏會爆炸 但它的另一側完全是空氣 空氣很稀薄 反應有限 團隊設想的系統是做一個可再填充的盒子 裏面裝滿一臺鈉金屬 鈉金屬耗盡之後可以重新加註 因爲鈉的熔點爲98攝氏度 略低於水的沸點 因此很容易實現 除了上面提到的金屬鈉空氣燃料電池能捕獲二氧化碳之外 鋰二氧化碳電池也具有這種潛力 鋰二氧化碳電池能夠吸收二氧化碳 並將其轉化爲一種名爲碳酸鋰的白色粉末 同時釋放能量 大多數的鋰二氧化碳原型電池充電循環100次就失效了 充電過程也很困難 分解碳酸鋰也需要耗費大量的能源 雖然通過合適的催化劑可以降低這些要求 但是這些催化劑通常都是稀有金屬 例如鈉和鉢 而現在他們找到了一種替代催化劑 磷木酸色 這種材料使電池能夠穩定循環超過100次 同時存儲的電量是鋰電池的2.5倍 此外還顯著降低了分解碳酸鋰所需的能量成本 研究成果已經發表在了先進科學雜誌上 目前該系統僅在理想條件下進行過測試 如果電池在0.0068下工作 就可以爲從火星碳的車到殖民地的任何設備供電 因爲火星大氣中的二氧化碳含量爲95% 爲了提高電池的充電次數 可能設計開發僅允許二氧化碳進入的外殼 至於降低催化劑工作所需的能量 可能需要優化電池的幾何形狀 以最大限度的提高反應速率 並引入二氧化碳流 類似於燃料電池的工作原理 至而迄今爲止 最清晰的太陽雨畫面 這期的雨滴有些寬度小於20公里 二棉雨是二面中較熱的等離子體冷卻並凝結式形成的 與地球上的雨滴類似 二棉雨也會被引力拉回到太陽表面 但與地球下雨不同的是啊 它並非沿着最直接的路徑垂直下落 等離子體帶電 因此在返回太陽表面時會沿着太陽磁場線下落 這段延時視頻顯示 一個等離子體團以每秒近100公里的速度蜿蜒穿過太陽 視頻經過了人工着色 顏色越深光線越亮 這很可能是人類首次觀測到等離子體團 通過捕捉低溫等離子體的精細結構和運動 科學家們正在逐步揭示太陽最大的謎團之一 爲何二面的溫度比太陽表面高出數百萬度 天文學家們總是希望使用更大的望遠鏡 從而更清晰地觀察太陽外層 研究成果於5月27號發表在了自然雜誌上 5月20號發表在自然天文學上的一項研究表明 在太陽系的第一個固體物形成後僅380萬年 木星的體積就達到了現在的兩倍 次量強度至少是我們今天所見的50倍 加州理工學院的研究團隊並沒有直接觀察木星 而是研究了兩顆顯爲人知的衛星 這些衛星距離木星非常近 並沿着略微傾斜的軌道運行 這幫助天文學家們追蹤了木星最內側的木衛一 過去的位置 反過來 這又幫助了研究人員精確定位了木星古老行星盤的內邊緣 而這對於確定木星曾經的旋轉速度至關重要 通過角動量守恆原理 該團隊逆向推算出了木星的原始大小 研究小組的計算表明 早期木星的半徑幾乎是現在的兩倍 隨着時間的推移 這顆膨脹的磁力巨星不斷散發熱量 逐漸冷卻收縮 越來越小 如今木星仍然是行星之王 它的體積足以容納1321個地球 隨着人類侵佔的空間越來越大 許多動物已經不得不主動適應新環境 這是5月23號發表在動物行爲學前沿上的一項研究 科學家們觀察到了老鷹藉助交通信號捕食獵物的行爲 新澤西的一隻年輕的庫博鷹發現 交通設備在發出行人通行的提示音時 汽車會排起長隊 可以利用這種環境爲其提供掩護 一旦聲音信號被激活 它就會迅速飛到小樹上 找好掩護 等待汽車排成一排 然後發動攻擊 這並非巧合 鷹必須繪製十字路口的心理地圖 不僅要清楚獵物聚集的地方 還要了解整個交通系統的運動方式 因爲當汽車排起長隊時 它就看不到獵物所在的地方了 它必須憑記憶到達目標位置 這種行爲展現出了一種高水平的環境理解能力 這種行爲要求鷹將幾個抽象的概念聯繫起來 聲音等於更長的等待時間 更長的等待時間等於更多的汽車 更多的汽車等於更好的狩獵掩護 這種類型的多部推理以前很少在某題中記錄