TECH & TREND | 明年，汽车就能为房屋充电了

01

零碳转型

可替代锂电池的钠基材料

钠电池使用的常见问题之一是阳极上生长的针状结构（称为枝晶）会导致电池迅速退化、短路，甚至着火或爆炸。另一个问题是由硫形成的中间化合物会溶解在液体电解质中并在电池内的两个电极之间迁移。这种穿梭效应会导致材料损失、组件退化和枝晶形成。

用于可充电电池的新型钠金属阳极（左）可防止枝晶形成，这是标准钠金属阳极（右）的常见问题，会导致短路和起火。图像是用扫描电子显微镜拍摄的。图片来源：Yixian Wang/University of Texas at Austin.

德克萨斯大学的研究人员创造了一种电解质，可以防止硫溶解，从而解决穿梭效应和枝晶问题。这使得电池的生命周期更长，在300次充放电循环中表现出稳定的性能。新的电池电解液是通过用惰性、非参与性溶剂 (non-participating solvent) 稀释浓盐溶液来设计的。

研究人员计划通过用更大的电池对其进行测试，观察其是否适用于电动汽车和可再生资源的存储等技术。

资料来源：

https://techxplore.com/news/2021-12-battery-technology-closer-reality-discovery.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter

https://techxplore.com/news/2021-12-sodium-based-material-yields-stable-alternative.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter 

汽车或许很快可以为房屋供电

汽车制造商正在为汽车加入双向充电的功能。双向充电过程中，电子脱离车辆，可实现许多不同应用。V2G（Vehicle-to-Grid）是指能量回到电网，而车到家（V2H）、车到楼（V2B）和车到负载（V2L）也是双向充电的应用。V2H 为离网或停电的家庭供电，V2G 则从汽车的电池中获取能量并将其释放到电网中。

福特 F-150 LIGHTNING 产品图。F-150将于2022年开始售卖，是第一辆具备双向充电功能的汽车。图片来源：Ford

随着道路上电动汽车数量的增加，电力可能会变得紧张。但挑战不一定与电力短缺有关，而是与管理有关。电动汽车可能成为解决方案的一部分。国际可再生能源机构（IRENA）2019年的一项分析预测，未来电动汽车电池容量可能远大于固定电池容量。到2050年，估计约有14太瓦时（TWh）的电动汽车电池可用于提供电力服务，而固定电池为9 TWh。以汽车电池为代表的移动存储单元可以成为需求侧资源。

资料来源：https://media.ford.com/content/fordmedia/fna/us/en/news/2021/05/24/all-electric-f-150-lightning-pro.html

https://www.morningbrew.com/emerging-tech/stories/2021/11/12/soon-your-car-might-be-able-to-power-your-house-here-s-why-that-matters?utm_campaign=etb&utm_medium=newsletter&utm_source=morning_brew&mid=8ed3b51ede3dce29de0147bfd90830e6c 

Energy Dome 推进二氧化碳电池的商业部署

成立于2019年的意大利储能技术公司 Energy Dome 宣布其完成1100万美元 A 轮融资，并得到超额认购。公司将利用募集资金完成在意大利撒丁岛的二氧化碳电池示范项目建设，并加速业务增长。

Energy Dome 的二氧化碳电池是一种基于热力学过程的长寿命、大规模的储能系统，通过在封闭的热力转换中在不同状态条件下操纵 CO₂来有效地储存能量，使 CO₂电池实现 75-80%的能量转换效率。

Energy Dome 圆顶设计  

图片来源：官网

锂离子电池在 7-10 年使用寿命期间性能会显著下降，而 CO₂电池在其预期的 25 年使用寿命期间可保持性能，因此，储存成本将是相似尺寸的锂电池储存成本的一半左右。

滑动查看：Energy Dome 的“圆顶” 是一个充气的大气气体容器，里面装满了气态的二氧化碳。充电时，系统从电网汲取电能，为电机供电。电机驱动压缩机从圆顶中抽取二氧化碳并对其进行压缩，产生的热量储存在热能储存装置中。然后二氧化碳在压力下液化并储存在液态二氧化碳容器中，在环境温度下完成充电循环。排放时，通过蒸发液态二氧化碳，从热能储存系统中回收热量，并将热二氧化碳扩充到涡轮机中，从而驱动发电机，逆转循环。电能返回电网，二氧化碳为圆顶重新充气，并为下一个充电周期做好准备。图片来源：官网

资料来源：https://finance.yahoo.com/news/energy-dome-closes-11-million-060000932.html

Yara 推出全球首艘自动驾驶电集装箱船

挪威化肥生产商 Yara 推出了世界上第一艘零排放运输的自动化电集装箱船 Yara Birkeland。这艘船主要将化肥产品从 Yara 的 Porsgrunn 工厂运输到挪威的 Brevik 和 Larvik 港口，每年可取代 40000趟柴油动力卡车的运输，并减少1000吨二氧化碳排放。

Yara Birkeland 与海事科技公司 Kongsberg 合作，由 VARD 在 Enova 的资金支持下建造，并将于 2022 年投入商业运营。其所有操作包括货物装卸、航行、系泊等，完全自动化、零排放。Yara Birkeland 将使用 7 MWh 电池，约相当于一辆电动汽车容量的1000倍。

Yara Birkeland 出航 图片来源：官网

迄今为止，已经问世的全电动船相对尺寸较小，只能在短距离内运行。电动船需要更多的动力才能到达更远的距离，而现在的电池技术尚无法支持。除了技术上的限制外，还需要解决其他问题，比如集装箱码头需要额外的电力基础设施，如可以容纳大型船只的充电端口等。

资料来源：https://www.offshore-energy.biz/worlds-first-zero-emission-containership-completes-maiden-voyage/

02

循环经济

打开橡胶循环经济的大门

德国莱布尼茨植物生物化学研究所 （IPB）和马丁路德大学哈雷-维滕贝格（MLU）的研究人员找到了一种使用酶 LCPK30 分解人工聚异戊二烯的方法。

研究团队成功地使用特定溶剂将人工合成的聚异戊二烯均匀分布在水中。酶因此在反应时间内可以保持完整，将聚异戊二烯的长分子链分解成更小的片段，实现聚异戊二烯的降解。

聚异戊二烯是天然橡胶的主要成分，也是汽车轮胎中使用的多种橡胶的主要成分。

Polyisoprene 图片来源：Wikipedia

研究人员的目标是能够在未来进一步分解汽车轮胎中的其它类似物质。在原材料制作成最终产品轮胎的过程中，会添加增塑剂和抗氧化剂，后者尤其会破坏酶的结构。研究结果可以促进循环经济：它们有可能将降解产物进一步加工成精细化学品和香料或再生新塑料。

资料来源：

https://www.technologynetworks.com/analysis/news/unlocking-the-door-to-a-circular-economy-for-rubber-356695

可食用食品包装具备巨大潜力

可食用食品包装研究在不断深入，规模也在不断扩大。

总部位于美国的 Apeel Sciences 开发了一种保护性外皮，由添加到新鲜农产品表面的水果材料制成，以减缓水分流失和氧化——这是食物腐败的主要原因。该技术延长了草莓、辣椒和其它新鲜农产品的保质期和可运输性，减少了对冷藏和受控气温的依赖。

产品图 图片来源：Apeel 官网

美国企业 Cultiva 创造了一种可食用的、在收割前使用的生物薄膜 Parka，可保护水果免受高温、干旱和过度降水的影响。产品可用于樱桃、苹果、梨、柑橘和桃子。Cultiva 正在测试将 Parka 用于其他作物，包括浆果、葡萄、坚果和西红柿。

印尼社会企业 Evoware 提供海藻制作的一次性无塑替代品，如食品包装纸和小食品袋。这些包装可生物降解、可堆肥、可溶解于热水、可食用且营养丰富，能用于广泛的干燥物品，包括速溶咖啡、面条或医疗用品。此外，海藻在性能与能源效率和成本效益之间取得了平衡。它的种植不需要使用土地或砍伐森林。

图片来源：Evoware

英国设计专业学生 Holly Grounds 创造了由可食用和可溶解的马铃薯淀粉薄膜制成的方便面包装。面条包装消除了对一次性塑料的需要。此外，将香料和调味剂放入薄膜中，在与沸水接触时溶解，使面条重新水化并增加风味。

美国农业部（USDA）乳制品和功能性食品研究部 Peggy Tomasula 博士及其团队已经从牛奶酪蛋白在水溶液中的基础溶液中生产出可食用薄膜。这些薄膜主要由酪蛋白基粉末与食品级增塑剂和其它添加剂制成。该溶液可用作食品涂层、不同口味零食的填充层或生物活性化合物的封装载体。

尽管具有巨大的潜力，但食用包装的规模仍然很小。将实验室环境中的产品转化为可规模化的商业产品仍是一项挑战。

资料来源：

https://www.packaginginsights.com/news/edible-packaging-bites-into-climate-change-and-plastic-pollution-emergencies.html

03

可持续消费及供应链

可持续的纯素闪粉

剑桥大学的研究人员找到了一种制造可持续、无毒、纯素闪粉（Glitter）的方法。传统闪粉不仅难以清理，会导致微塑料污染，而且传统颜料的生产方式也不可持续。

相比之下，这种可持续的纯素替代品使用在水果、蔬菜和植物中发现的纤维素，复制出了一些自然界中最明亮的颜色。研究人员声称即使在一百年后也不会褪色。这些材料可以以工业规模制造，使用类似木浆造纸的工艺。

除了可作为闪粉替代品外，这项新技术还可用于替代某些化妆品中的微塑料颗粒。

纯素闪粉 

图片来源：Techround

资料来源：https://techround.co.uk/news/researchers-create-vegan-glitter/

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