這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣:只是炒作?真的會造成缺電嗎?專家一次說清楚(12/30/2020 風傳媒)
"你應該知道的是:豐田汽車社長痛批,電動車若更加盛行,可能造成日本大缺電,此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑,到底會不會缺電?電動車只是炒作的話題嗎?作者以專業背景解釋,電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效,但能源轉型困境並未因此紓緩,能源問題人人有責,不能把責任推給政府。"
作者:曲建仲 / 台大電機博士,知識力專家社群創辦人
近年來空氣污染讓大家忍無可忍,溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重,讓世界各國政府推出新的碳排放法規,不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號,許多車廠被迫積極開發電動車,彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題,豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作,許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋,所以電動車真的是未來環保的新希望嗎?事實恐怕和你想的不一樣?
電池的構造與原理
所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極),基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion),電子流入元件可以推動元件工作,也就是我們所稱的電能,如圖一(a)示;陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極,如圖一(b)所示;最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合,如圖一(c)所示。
電池的陽極(Anode):是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode):是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。
兩者恰好相反,千萬別弄錯了唷!大家可能會好奇,為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢?因為化學家定義放出電子的叫「陽極」;而陽極放出電子,代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸),所以物理學家稱陽極為「負極」。
不同的鋰電池主要是陰極材料不同
不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同,目前最常用的陰極材料共有四種:鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4),其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池,其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物,而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體,負極材料一般是使用石墨。
固態鋰電池未來發展值得關注
由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體,容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題,而固態鋰電池的電解質是固體,不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸,而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量,此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性,不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液,需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。
電極材料與液態電解質容易完全接觸,但是和固態電解質接觸不如液體,造成介面阻抗過高,影響整體電池效能,而且固態電解質製程良率低價格高,仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車,美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利,能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍,法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池,德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術,QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲,由於廠商投入資源研發未來發展可期。
電動車的普及有賴電力基礎建設
電動車要充電,但是如何充電是個大問題,像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤,使用者可以到電池交換站自行更換電池,但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上,只能以定點充電的方式進行,即使目前的規格要求在1小時內完成充電,使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。
如果必須把車開回家在停車場充電,最大的問題是目前的電力基礎建設不足,假設大樓停車場有100個停車位,每個都設置插座,當100台電動車同時充電時,大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流,因此整個電力基礎建設,包括:變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成,聽起來就不是短期內可以做到的事,可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池,當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電,考慮到成本與安全,大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。
電動車不會排放廢氣 更環保而且節省能源?
由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中,再以「電源供應器(PSU:Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電,如果使用的是交流馬達,則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電,每一次的電源轉換效率大約80%~90%,因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO:Institute for Economic Research)發布的一份研究報告,考慮電動車的碳排放量時,如果將鋰電池的生產製造、能量轉換,以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去,電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。
根據IFO的資料,最環保的能源形式是使用「甲烷」,也就是我們家裡用的天然瓦斯,它與一般的「瓦斯車」類似,差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量,而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低,是汽車製造商可以採用的環保能源,搞了半天最環保的竟然是瓦斯車,看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理,不過瓦斯車還是會排放二氧化碳,無法解決溫室效應的問題。
電動車只能改善空氣污染 無法解決能源問題
充電站裡的電是那裡來的呢?還是由發電廠來的,說來說去,又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供,核能目前被社會接受的可能性很低,在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠,因此又回到最原始的火力發電,不論是使用天然氣或煤碳,最後還是免不了要造成空氣污染的,因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染,轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電,這是應該做的,只是核能電廠要除役,太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠,沒辦法多出來給電動車使用。
汽柴油車與火力發電廠最大的差別,在於對污染物的控制,汽柴油車滿街跑到處噴廢氣,只能使用觸媒轉化器進行處理,由於價格與體積的限制,無法對廢氣有效回收處理;而發電廠是將廢氣集中處理,可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理,污染的確變低,因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染,再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步,發展電動車仍然是重要的選項之一。
氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重
傳統電池直接使用化學反應產生能量,優點是能量轉換效率很高(80%以上),但是充電需要比較長的時間;而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量,優點是可以直接補充燃料,但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下),科學家開始思考,有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢?於是燃料電池從此誕生了。
燃料電池和傳統電池的原理相同,都是將活性物質的化學能轉換成電能,但是傳統電池的電極本身是活性物質,會參與化學反應;而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已,並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應),必須將活性物質加入電池內,就好像我們的汽車補充燃料一樣,才能產生化學反應形成電能,是一種要補充燃料的電池,故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。
儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油
燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水,反應後排放的氮化物或硫化物極少,幾乎沒有任何污染,因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題;因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶,可以取代氫氣鋼瓶,Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai,創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄,已經是成功的商品了,那麼它的問題到底在那裡呢?
首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題,氫氣的來源則是更大的問題,大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣,問題是電解水產生氫氣的成本很高,而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本,目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」(Steam reforming)的方式分解生產氫氣,搞了半天還是要以石油做為原料,看起來人類要擺脫石油還真困難。
為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車?
很有趣的現象,世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車,為什麼是這個時間呢?主要還是覺得前面介紹的這些問題,包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠,或是太陽能、風力發電等新能源開發,大約需要20年時間,因此選擇了這個時間點,問題是如果時間訂定了,卻沒有看到政府加蓋發電廠,那時間到了要怎麼辦呢?
不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」,還有一門不可言傳的心思,那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍,但是眼見要解決這個問題困難重重,宣誓「2040 年」禁售汽柴油車,等於是給老百姓一個交代,反正2040年是 20 年以後的事了,到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人,這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」,何樂而不為呢?
能源問題人人有責 不能把責任推給政府
經過前面的介紹,大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單,政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車,而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於:電價太便宜,造成使用者沒有節約用電的習慣,各種價格較高的「家庭能源管理系統」(HEMS:Home Energy Management System)乏人問津,電價如果真的大漲又會造成物價波動,受限於選舉與政治因素,要讓電價上漲也是困難重重,只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣,才是最有效的方法。
責任編輯/周岐原
完整圖文內容請見:
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole
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蒸氣壓揮發 在 主播 路怡珍 Facebook 的最讚貼文
專業的藥師朋友兼美女創業家 Decent Rossi 藥師研發 無負擔安全保養 幫大家整理的:
▋全民防疫!殺菌做對了嗎?切莫消毒不成反中毒 #藥師小羅西
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防疫當頭大家人心惶惶,需要確實掌握全民防疫三寶,#洗手口罩消毒好,大家一起抵抗武漢肺炎。
首先建立使用肥皂洗手的習慣,包括餐飲前、如廁前後,出門在外也盡量不要用手去觸摸口鼻眼睛,出門行經人群壅擠之處必戴口罩,在電梯和密閉空間內盡量不交談。
回到家中居家清潔也很重要,而酒精和漂白水就是民眾在生活中的好幫手,但是要提醒大家,漂白水的使用和調配不當反而容易造成中毒,不可不慎。
酒精可到藥局選用75%的醫用酒精,並分裝於攜帶式小噴瓶(約100ml)和居家用大噴瓶(500ml),於日常噴灑使用,可使用於皮膚和手部消毒,但是切莫接觸眼口和粘膜處。
而漂白水使用的濃度,則可分為一般清潔和已被污染處的清潔,已被污染處就是比如被患者痰液和鼻涕口沫等污染處,使用漂白水擦拭或者浸泡後,都需要再用冷清水再次清洗才可, #漂白水切莫接觸導眼口和皮膚,如經灼傷請儘速就醫。
接下來 decent rossi 和 藥師小羅西 女漢子的格鬥擂台 將為大家介紹如何調配和注意事項。
一、漂白水
1. 漂白水是什麼?
俗稱的漂白水就是『次氯酸納』,在十八世紀時由法國科學家Berthollet,發現將氯氣通入鹼液後製得次氯酸鈉(NaClO)。
2. 消毒的原理:
次氯酸鈉溶在水中會解離成帶負電的次氯酸離子和帶正電的鈉離子,其中的次氯酸離子能夠氧化許多的物質,透過氧化就可以破壞微生物的蛋白質,有效殺滅細菌、真菌及病毒。
使用漂白水消毒時,需注意稀釋時勿接觸到皮膚和口鼻,保持空氣流通,消毒環境後須再用水洗淨才可以喔。
3. 使用方法:
◆有效濃度:25-1000ppm即可。
一般市售漂白水約5%(50,000ppm)左右,因此需稀釋使用效果才好。
◆調配方式:
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A.環境消毒:
建議使用500ppm(將漂白水稀釋100倍),來拖地板、擦拭玩具、門把、餐桌、課桌椅和馬桶等器物表面。
⓵ 大量濃度 500ppm的漂白水稀釋方法:
大約5匙免洗湯匙的漂白水(100 cc)+ 8 瓶汽水寶特瓶的冷水(8 x 1250 cc)。
⓶ 少量濃度500ppm的漂白水稀釋方法:
漂白水10 cc+一公升的清水(1000cc)。
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B.消毒沾染患者的糞便、嘔吐物的地方:
建議使用1000ppm(將漂白水稀釋 50 倍)
⓵ 大量濃度1000ppm的漂白水稀釋方法:大約10匙免洗湯匙的漂白水(200 cc)+ 8 瓶汽水寶特瓶的冷水(8 x 1250 cc)。
⓶ 少量濃度500ppm的漂白水稀釋方法:漂白水20 cc+一公升的清水(1000cc)。
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◆消毒方式: #消毒後的區域切記要再用冷水洗淨
A.擦拭法消毒:要停留至少 10 分鐘,再用一般清水擦拭乾淨。
B.浸泡式消毒:則建議接觸時間要超過 30 分鐘,再用一般清水洗淨。
◆注意事項:
✘ 漂白水不管濃度都有刺激性,稀釋時務必戴手套和口罩操作。
✘ 漂白水不可以用熱水稀釋,更不要跟酸、氨、胺類的成分混合,以免產生毒性。
✘ 如果不小心潑灑出來,先將把沾到的部位的衣物脫掉,並以冷水沖洗沾到的地方 10-15 分鐘,如仍有不適請儘速就醫。
✘ 不可把廁所清潔用鹽酸和漂白水混合,因為大量酸性物質會使次氯酸鈉分解,產生刺鼻、有毒的氯氣。
✘ 不可將季銨鹽類的清潔產品與漂白水混合,會產生揮發性的氯胺類分子,刺激呼吸道。
✘ 有機物質會降低漂白水效果,消毒擦拭之前應將表面的 有機物清除乾淨,例如:分泌液、黏液、嘔吐物、排泄 物、血液和其他體液,使漂白水可以充分作用。
✘ 未稀釋的漂白水在陽光下會釋出有毒氣體,所以應放置 於陰涼及兒童碰不到的地方。
✘ 請勿使用不透氣之玻璃瓶,長期盛裝 5-6%漂白水,以 避免累積氣壓而爆炸,應使用塑膠瓶盛裝。
✘ 由於次氯酸鈉會隨時間漸漸分解,因此宜選購生產日期 較近的漂白水,並且不要過量儲存,以免影響殺菌功能。
稀釋的漂白水,應當天配製並標示日期名稱,而未使用 的部分在 24 小時之後應丟棄。
✘ 稀釋的漂白水必須加蓋及避免陽光照射,最好存放在 避光的容器並避免兒童碰觸。
二、酒精:
1. 酒精是什麼?
一般藥局販售的酒精就是75%的工業乙醇,和飲用的發酵和蒸餾酒類不同,工業酒精是由乙烯製備而來,食用會中毒。
2. 消毒的原理:
最適合消毒的濃度為70~80%,可以兼具蛋白質凝固作用及穿透效果,達到徹底的殺菌功能。
而95%的酒精則會使病菌表面的蛋白質快速凝固,而無法滲透到細胞壁內部,因此病菌依然為活性。
3. 使用方法:直接噴灑於想要消毒的物品和身體部位上,待其揮發即可。
4. 注意事項
✘ 請勿接觸到眼鼻口唇和黏膜處,會有刺激灼熱感。
✘ 請勿飲用。
✘ 長期頻繁使用將會造成皮膚乾燥,請斟酌使用,如乾裂不適請塗抹成分單純的乳液保濕。
消毒時,也要注意使用的器具,比如說抹布是否重複污染,像是用髒污的抹布又去已經消毒過的區域,等於白做工。
在消毒開始前,也可以檢視出家中最便頻繁觸碰的位置,比如說電燈開關、門把、馬桶沖水鈕、遙控器、電腦鍵盤和滑鼠等,訂定固定消毒時間。
全民防疫有三寶 #洗手口罩消毒好 ,體外消毒家庭必備良液漂白水酒精調起來,體內消毒就白酒紅酒威士忌,高粱茅台也很好。
#消毒妙招終於整理完 #話說大過年我右眼過敏腫起來 #床底灰塵惹得禍 #我想喝一杯應該會好一點 #好歹也是醫療部落客寫篇是應該的 #decentrossi #防疫大作戰
#藥師小羅西 #武漢肺炎 #防疫消毒 #漂白水消毒 #酒精消毒 #消毒注意事項 #漂白水濃度 #漂白水稀釋 #decentrossi #無負擔安全保養也要消毒
蒸氣壓揮發 在 王獅子 Facebook 的最佳貼文
咖啡豆的保存一直滿多說法。
從有無透氣閥,密封包裝與否,各家豆廠都有不同做法。要討論的點真的頗多,而且似乎也看豆子特性。
水活性是其中一個討論的點,關係到風味衰敗時間,而且多與寡都有問題。
不知道大家有遇到什麼特殊包裝?
| 咖啡熟豆的保存&水活性 |
欠大家的水活性文章來啦!!
想了很久遲遲無法下筆,最大的原因無非在如何把一個困難複雜的理論萃取成易懂,並且能轉成實際運用的簡單概念。
ok , let’s go
<<水活性Aw>>
簡單的說,在密閉空間中,某食品飽和蒸氣壓 與相同溫度下【純水】的飽和蒸氣壓的比值。而純水的水活性就是1.0
但它跟我們在生豆採購或烘焙常聽到的<含水率>有何不同呢?
一般來說 咖啡裡存在兩種型態的水
1.自由水(游離水 free water)
鬆散地存在於食品當中,一般可以透過擠壓、切割、加熱等方式去除。但自由水可以被細菌及酶所使用,這意味著可能導致發酵。而水活性所量度的變是食品中自由水分子的多寡。
2.結合水(束縛水 bound water):
不管你如何擠壓,結合水都依舊會被保留於食品內部。它不能被細菌及酶所使用,這代表它不參與發酵,並且可以忽略蒸氣壓力。在非常高溫下,它可以被揮發; 而在遠低於零度下,也可以被凍結。
我們暫且不討論烘豆技巧及生豆本身水活性的差異
但我們都知道 烘焙好的咖啡無論什麼焙度 多少都會產生【油脂】
水活性太低,少了水份來阻擋油脂與氧氣的接觸
==> 咖啡脂質氧化提高==>衰敗
水活性太高,則會造成油脂的水解及微生物孳生
==> 咖啡發酵提高==>衰敗
所以,烘焙好的咖啡一但拆封後,乾燥的咖啡與空氣中的水分大量接觸,造成【水活性增加】便是風味快速衰敗的開始(保存環境的溼度也很重要),這也是為何我們堅持用鋁箔包裝咖啡豆的原因。除了貴以外 好的東西什麼都好。
謝謝大家 下課!
(我絕對不會業配最近又有好幾支新豆上架)
photo by almochen
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蒸氣壓揮發 在 Re: [問題] 酒精沸點和揮發性的關聯性- 看板ChemEng 的推薦與評價
※ 引述《aucourant (Nebulous)》之銘言:
: 您好,最近實驗遇到一個問題,卻一時想不出解
: 據查酒精的沸點是78.5℃,既然沸點很高,
: 那又為何會在一般室溫使用的時候,很容易就揮發掉了呢?
: 我想應該要加熱才能揮發才對(雖然違背個人的生活經驗)
: 揮發性和沸點沒有直接關係嗎? 或許有些低淺,煩請高手指點一二,謝謝!
原po你好:
我先說明一下沸點
:沸點的意思,不是說液體要加熱到某溫度,液體才會"開始"變成氣體,
而是說,當液體的蒸氣壓與外界大氣壓相同時的溫度,才叫做沸點。
一般書上看到的沸點為正常沸點,定義是:液體蒸氣壓達到一大氣壓(1atm)時之溫度。
例如:水在25度C時的蒸氣壓為23.76mmHg,假設今天外界大氣壓為23.76mmHg,
那水的沸點就是25度C!!
也就是說,不同的溫度會有不同的蒸氣壓,當達到一大氣壓時,該溫度就是正常沸點。
然而酒精為什麼會一直揮發,我用兩個觀點來看
一、動力學觀點
酒精分子與分子間存在的引力是比較弱的,
再加上液面(液/氣接觸之面)具有較高之能量,只要溫度不是很低
酒精分子很容易吸收能量,轉變成移動動能,變成氣體散逸到大氣中。
二、熱力學觀點
如果你在一個密閉的箱子裡面裝了25度C的水,保持外面也是25度C,
過一段時間,你去測液體水上面的壓力,一定是23.76mmHg,
這個時候,液體水跟水蒸氣達到平衡。
可是你如果把密閉的箱子變成有開口的箱子,此時水面上的壓力是一大氣壓,
箱中25度C的液體水就會不斷揮發,想要達到一大氣壓和外界達成"平衡"。
最後,正常沸點愈低的液體,代表不需要太高溫度,就可以使其蒸氣達到760mmHg,
所以,正常沸點愈低,就是愈容易揮發。
以上是小弟的看法與見解,有錯麻煩鞭小力一點QQ
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