第394章 石墨烯超级电池（求订阅！）
随着实验室的负责人逛完整个光伏材料研究所之后，终于来到了这次的重头戏，那就是光伏陶瓷材料了，这次赵一过来也是冲着这个来的。 来到光伏陶瓷项目组，项目组的负责人拿出来了一片面积大约在一平方米左右，前世非常常见的瓷砖给赵一看。 赵一接过了他拿过来的瓷砖，仔细的端详了起来，瓷砖表面是一层灰色的釉，看上去并没有什么特别的，非常的光滑。 然后他用手在上面摸了一下，并没有常见陶瓷釉的冰凉感，这说明它的吸热能力非常不错，而且能够容纳更多的热量，并且这些热量不容易消散。 除此之外，赵一看不出来有什么特别的，然后他有端详着瓷砖的边缘，发现中间有许多黄点，虽然不知道有什么作用，但是肯定是非常重要。 至于地砖背面就是非常常见的瓷砖背面了，非常的粗糙，这种设计主要是用来和水泥砂灰进行充分的混合，附着力更大。 “跟我说说其中的原理，我非常好奇，这种平平无奇的陶瓷，竟然有你说的那么神奇。”赵一对着负责人问道。 “其实原理并没有那么复杂，主要组件就两个部分，第一个部分就是特殊光伏釉，它具有非常高的光敏度。 只要有光子撞击，撞击部位就会产生空穴，电子就会产生位移，形成电压，形成的过程和硅晶光伏材料差不了多。 只是这种特殊陶瓷釉对于光的捕获更加灵敏，这也是他们的光能转化效率这么高的原因。 其次就是这侧面的黄色的小点，是使用铜制作的外部接口，主要是用来进行光伏陶瓷之间进行联通的，这样拼接起来就会形成面积更大的光伏陶瓷面板了。负责人说道。 赵一听到他的话，却皱起眉头，思考了片刻说道：“这种特殊陶瓷釉其实也是一种涂料，那么有没有可能不依附于陶瓷，单纯的这种涂料材料就可以产生光伏电压呢？” “这个我们试过了，如果不进行高温烧制的话，就不会表现出来这么高的光伏电压灵敏度，达到的效果就非常有限了。”负责人回答道。 赵一之所以这么问，就是因为如果这种陶瓷产品用来外墙装饰的话，是非常困难的，因为要使用水泥贴墙，中间是需要进行水泥密封的，那么瓷砖和瓷砖之间就会完全阻断。 如果不进行水泥密封，就让这些瓷砖之间直接接触，那么不说热胀冷缩带来的问题，就是安全性也会大打折扣，而且施工难度也会非常大。 而且他们用来进行光伏陶瓷之间进行连接的材料赵一也不太满意，不管是使用铜还是石墨烯纳米管，生产的成本都非常大，不适宜大规模的运用场景。 如果是出售给其他企业，这还好一些，毕竟是由其他公司来买单，但是这些产品最大的使用方就是自己，那么节约每一点成本都是需要思考的问题。 “你们有没有研究这种釉经过烧制之后的具体结构，然后通过其他方法，再改变这个中间变化的过程，直接就可以达到最后的结构目标。”赵一又问道。 “这个我们当然研究过了，只是使用其他手段代替陶瓷烧制的过程，我们还没有研究出来，不然的话，完全可以根据最后的产物结构直接做成涂料就可以了。 这样不仅生产方式更加容易，而且运用起来更加简单，只是我们做了很多这方面的尝试，结果都以失败告终。”负责人说道。 说实话，这种光伏陶瓷的表现其实已经非常优秀了，完全可以替代现有的光伏硅晶材料了，运用到大规模的光伏发电厂建设当中去。 不过运用到建筑上面还是存在着诸多的问题，上面已经讲过了，所以赵一对于这种模式的建筑材料还是不满意的。 好在项目负责人也意识到了这个问题，也进行了这方面的尝试，只是都失败了而已，如果尝试都没有的话，那说明负责人对于场景运用上面的敏锐度有点欠缺了。 看样子想要解决这个问题，还需要自己亲自参与其中，以这个陶瓷釉的结构为样本，研发出来一款专用的涂料产品，或者说是油漆产品也可以。 光伏材料其实说到底非常简单，只需要对光子进行捕获，并由此产生电位移，这样就诞生了电压，形成了微弱的电流，然后将这些电流引导存储起来，就是电能了。 只要满足上面的描述，就可以算是光伏材料了，而赵一想要做的就是能够符合上述描述的涂料产品。 这样的话，只需要在建筑较高的外墙涂上这种涂料，然后在边缘使用导线将这些涂料产生的电能收集起来存储就可以了。 想到这里，赵一对闻省说道：“看样子我要在这边待上一段时间了，你也不用再陪着我了，回去给我就近订一间房间供我休息就可以了。” 闻省听到赵一的话，心里既高兴有有点失落，高兴是因为终于临到老板出手了，那么他描述的那种光伏涂料肯定会研发成功，闻省对于赵一的材料技术有点盲目崇拜了。 而失落的就是，本来这是一件值得大书特书的材料，结果并没有获得老板的满意，虽说并不影响基石材料公司的运营，更不影响他的位置，但是这个表现机会没有了总是让人不愉快的。 “行，我这就回去做好安排，等安排好后，我会告诉您的秘书。”闻省答应道。 随后，赵一算是临时加入到这个项目组中来，对这种光伏陶瓷釉进行深入的分析，只有对这个陶瓷釉的结构和原理分析透彻了，才好进行下一步的动作。 好在这些基础性的工作，项目组已经做得非常扎实了，赵一只需要将这些实验数据调出来，通过模拟软件进行模拟就可以看得一目了然。 等了解了这种材料的具体结构，以及为什么它的光电转化率高的原因后，赵一就开始使用自己的计算材料学知识，从新设计了一份材料目标。 等他重新设计了一种材料之后，再放到智能材料分析和计算模拟系统里面进行模拟计算，结果表现出来的效果比项目组原来的陶瓷釉更加优秀。 根据模拟结果显示，这种赵一设计出来的涂层材料不仅将光电转化效率提高到了60%，同时表现出来的耐用性和稳定性也非常突出。 由于特殊建筑菌种和特殊油漆的使用，可以让中国房屋公司的使用年限变得非常长，如果这种用在建筑外墙墙壁上的涂料不耐用或者不稳定，就是一个非常糟糕的事情了。 当赵一亲自设计的材料模拟出来后，项目组的所有成员，对于赵一的崇拜更是滔滔不绝，之前只是传闻，现在这个传奇真的站在了自己面前，并且刚刚就完成了一项壮举。 不过赵一并没有因此感觉到欢欣鼓舞，毕竟这只是万里长征的第一步，只是表明了这种设计结构的材料可以表现出来这种理想的效果。 但是怎么生产制备这种材料才是非常关键的步骤，制造不出来，那么这种材料表现的再优秀也是于事无补。 所以接下来就是对这种材料反向推演，不过智能材料分析计算模拟系统就有这样的功能，只是这样的功能并不能够保证推理出来的过程会百分百表现的正确。 所以接下来的任务就交给了这些项目组的研究人员来操作了，这种体力活，赵一是不打算自己干的。 将这些体力活交给了项目组成员之后，赵一就开始思考储能的问题，现在能够储能的基本上都是电池产品了。 他之所以考虑这个问题，就是需要一款储能非常大的设备，对光伏涂层发出来的电能进行存储的，不然的话，这些白天发出来的电就会白白的浪费了。 正常情况下，白天居民家里是很少使用电的，而这个时候恰恰是光伏发电的最好时间段了，等晚上用电高峰的时候，光伏发电时间段反而是最差的。 想要解决这种需求和生产不匹配的现象，就需要用到储能设备来解决了，但是电池产品不说能量存储密度的问题，就是成本也会非常高昂。 所以使用传统的电池产品来进行储能，赵一觉得不是一个好的办法，即使他有能力研发出来一款能量存储密度非常高的电池出来，那么成本也会非常高。 而且他们存储的电能是用来居民日常使用的，而不是用在电子产品上的，那就要求具有非常大的放电能力，不然的话，根本就带不动居民的电器运转起来。 那么电容储能就进入了他的视野，不过相比起传统的电容储能，他更加青睐基于石墨烯材料而制作的超级电容储能设备。 其实这种石墨烯超级电容的原理并不复杂，就是利用石墨烯良好的导电性，实现比常规电池充电和放点速度快成百上千倍。 同时又利用石墨烯的单层原子结构，可以大幅度提高表面积，这样就可以储备更多的电能，实现高能量密度。 所以原理并不难，难得是怎么能够快速稳定的生产出来满足需要的石墨烯材料，只要这个方面进行了突破，那么其他的任务交给下面的研究人员就可以了。 而且这种石墨烯超级电容的应用范围非常广泛，不仅仅只是满足于和光伏涂层配套的储能需要，还能够解决国家电网的用电错峰调节问题。 更重要的是，使用这种石墨烯超级电容制作的电池，应用也非常广泛，小到电子产品，大到汽车上面，都可以使用的上。 只是之前赵一对于石墨烯电容没有什么需求，因为目前的石油还是蛮便宜的，他也就没有打算直接上马电动汽车项目，至于其他的储能需求，可以使用其他的方式进行。 最简单的石墨烯超级电容，采用的是双电层电容结构，具体原理就是在电解质当中插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压。 这时电解液中的正、负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两上电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层。 所以想要获得高能量密度的石墨烯电容，不仅仅只是石墨烯材料，还需要一种非常好的电解质材料。 于是针对这两个问题，赵一就开始进行相关的研究工作，首先要解决的就是石墨烯的大规模制备问题，这个问题不解决，那么石墨烯的成本就会非常高。 其他的办法赵一也懒得去想，还是采用基石材料公司最擅长的微生物制备方法，这种制备方法既可以大量的制备，又不需要特殊的机械加工能力。 赵一准备培育出来一种微生物，他具备自适应单层，这样的话，可以保证经由这种微生物生成的石墨烯材料是单层结构。 同时这种微生物还需要对碳原子具有非常好的亲和力，同时在生物之间的特性表现上面，两种微生物之间能够诞生某种联系。 一旦靠的非常近，就会将他们搬运的碳原子吐出来，然后和附近的微生物吐出来的碳原子形成稳定的键连接关系。 在接下来的时间里面，赵一就是在实验室里面培育这种微生物，如果是使用赵一交给基石材料公司的办法进行，那么花费的时间太长了。 赵一这次来这边只是一个临时的行为，不可能待的太久，于是干脆就通过宙灵帮助，直接就拿出来了满足条件的微生物培育方案。 然后就是对这种微生物培育方案进行实验验证，这个操作赵一就让研究人员按照资料流程来就可以了， 安排完这个之后，赵一又开始对电解质进行研究，想要获得超高能量密度，电解质也是一项非常关键的因素。 不过这个工作赵一不打算自己做，因为他相信基石材料公司能够做好这个工作，而且电解质这种东西，从来就没有最好，只有更好。 所以他们可以长时间慢慢的研究，随着电解质的性能越来越优越，那么石墨烯超级电容的能量密度也会越来越高。 至于当前研究所需要的电解质，就使用常规的电解质氢氧化钠来代替就可以，目前只是解决主要的问题，至于提高性能就是另一项工作了。 而且中国房屋公司的城市化建设还没有动工，而安装这些石墨烯超级电容储能的话，需要等到其他工作全部完成后，才会开始进行。 所以基石材料公司拥有充足的时间来进行这项工作，如果不是怕他们长时间都弄不出来石墨烯大规模制备的技术，他都懒得自己动手做这些工作了。 就这样赵一在这边一下子就待了一个月的时间，等这边将全部的实验结果都汇总过来之后，由赵一主导的光伏涂层材料经过磕磕碰碰终于是获得了想要的结果。 果然根据智能材料分析和计算模拟系统得出来的制备过程并不靠谱，赵一经过了不下十多次的调整后，终于获得了满意的答案。 然后就是石墨烯的制备了，由于重要的微生物培育是出自宙灵之后，所以经过实际验证之后，没有出现任何意外，非常顺利的完成了。 从此以后，石墨烯的制备就可以大规模工业化制造了，不仅仅只是对这个项目产生重要的影响，就是对目前的半导体产业也会产生很大的影响。 不过赵一并没有打算推出什么碳基芯片，因为硅基芯片的使用寿命还没有到头，再加上自己就在硅基芯片上面占据着绝对的领先优势。 在这种情况下，完全没有必要自己掘自己的墓，所以想要推出碳基芯片，还需要等待硅基芯片的潜力耗尽之后才会大规模应用。 至于更多的应用场景，还需要基石材料公司自己挖掘，不过赵一也嘱咐了，石墨烯材料暂时不对外供应，只需要满足兄弟单位的研发生产需求就可以。 等这些东西都制备出来实物之后，实验室研究人员就使用这些材料，将一套光伏涂层发电系统搭建起来了。 根据实验室数据，赵一亲自设计的光伏涂层材料的光电转化效率达到了理想的设计值，也就是60%，但是实际应用当中，能够有50%以上就是一个非常不错的结果。 因为在外部环境下，由于涂层上面的灰尘等原因，肯定会对转化效率造成很大的影响，今后还需要不定期对一些建筑的外部进行清洁处理，才能够保持良好的光电转化效率。 其次就是石墨烯制备的超级电容了，能量密度一下子就达到了500whkg，这样的能量密度其实相比起锂电池的能量密度来说，好的不是一星半点。 使用这种电池，完全可以用来造电动汽车了，前世比亚迪的磷酸铁锂电池，能量密度才只有180whkg，就可以看得出来这两者之间的差异了。 不过赵一对此并没有满意，赵一希望在接下来的时间里面，将这个电能密度提高至少5倍，也就是至少要达到2500whkg，同时改进其他各方面的性能。 至于什么时候应用到电动汽车上面，赵一还拿不定主意，主要是因为目前的燃油汽车还有很大的潜力可以挖，能源安全也没有那么紧迫。 当然这个年代，对于节能减排的要求更没有那么苛刻，所以赵一打算看看再说，如果真的需要上马电动汽车的话，也不算是一件非常困难的事情。 电动汽车说到底就两大核心，第一个就是电池了，第二个就是电动机了，只要这两个没有问题，其他的都是一些细枝末节了。 不过该准备的还是要准备的，所以从基石材料公司出来之后，赵一就直接前往了神龙汽车公司，让他们对电动汽车做前期研发工作。 电池就不用他们操心了，基石材料公司完全可以满足他们的需求，所以他们的研发重点就是高性能汽车用电机以及整车的设计了。 至此，赵一来南京的任务就算是圆满的完成了，至于光伏材料实验室之前的光伏陶瓷，虽然也具有非常高的实用价值。 但是相比起光伏涂层来说，就是不是那么先进了，现在赵一不确定的是，到底要不要将光伏涂层往外销售，如果往外销售，那么光伏陶瓷就没有必要生产了。 不过经过一番权衡之后，赵一还是打算将光伏陶瓷产业安排到景德镇，同时光伏涂料的生产也放到那边，也就是说，光伏涂层暂时不对外卖。 因为这种光伏涂层不仅仅只是可以用来进行建筑光伏发电的，其他地方的用途也非常广泛，例如军事装备上面，以及太空设备上面都可以使用。 如果和这些东西结合起来，就算得上是出口管制产品了，更重要的是，那样光伏陶瓷产品就等于是白研发了，所以他准备让基石材料公司往欧美国家卖一波先。 因为光伏陶瓷优秀的光电转化效率远远高于目前的硅晶光伏产品，肯定会受到欧美国家的热烈欢迎，而且使用寿命更长，那么价格更贵点也就情有可原了。 从这一点看，赵一他的资本家本性就暴露无遗了，明明有更好的东西，偏要拿出劣质的次等品赚一波钱再说，如果让他们的消费者知道了，估计得气的吐血。 因为这种光伏涂层材料真正到大规模应用的时候，还需要等待5年左右，这段时间里面，就是光伏陶瓷大发神威的时候了。