电动飞机有望2045年问世

　　电动汽车已经迈进了一大步，专家称2045年电动飞机就能问世，但真的如此吗?若想电动驱动飞机，电池技术必须出现巨大革新。现有的电动汽车则为此带来一丝希望，空气锂电池和固态锂电池技术稳步提升，前景一片乐观。但电池技术进步需要相关公司和科学家共同合作，携手前进。

　　但凡提及航空业的未来，都免不了说到电动飞机。这种节能环保的电动飞机无疑是空中出租车，在摩天大楼之间穿梭，如同客机沉稳地穿越大洋。毕竟希望出行便捷的现代人们并不青睐化石燃料。

　　但航空航天公司和新兴企业炒作出来的关于电动飞机的种种概念，都是不切实际的。飞行所需要的能量巨大，而如果真的利用电动驱动，那电池技术得有个极大的飞跃。要不然就像航空专家理查德·阿布拉菲亚(Richard Aboulafia)在审查相关空中飞车项目时说的话“干脆期待奇迹吧。”

　　电池技术

　　所以说，电动飞机的关键问题是电池。现有电池技术无法匹配能源—重量比，成本巨大，而且也维持不了多久时间。特斯拉推出的Model S电动车能运行535千米，雪佛兰旗下的Bolt纯电动车能跑300多千米。但这里用到的电动电池技术都不足以支撑*小的飞机飞起来。

　　既然专家都无奈表示“干脆期待奇迹吧”。那究竟是什么样的奇迹才能拯救电动飞机呢?有生之年能不能看到呢?

　　前面提及的两大电动车至少给了我们点希望。尽管要花费六位数美元，但特斯拉的Model S小轿车一次充电可行进535千米。而雪佛兰的Bolt EV小型汽车则售价3万美元，能跑383千米。今夏，特斯拉将进一步提升电池电动车性能。同时，训练用的一座或两座无气飞机也很有可能进行起飞实验。而不必冒险在飞机场间进行尝试。

　　安柏瑞德航空大学的飞行研究中心的负责人理查德·帕特·安德森(Richard Pat Anderson)就说道“关注电动汽车的人，同样关注电动飞机。但这两者需求不同。电动汽车的电池价格应当低廉能被人们接受，电池也应当小巧便捷。但对飞机而言，电池是大是小就不那么重要，也不太介意成本，但关键是重量。”

　　临界密度

　　需要降低飞机重量，但又不能以牺牲尺寸或功率为代价，能量密度就成了**的问题。目前为止，电动电池的比能(指单位质量/体积的器件可提供的能量)是液体燃料的2%。而电动电力系统的效率是内燃机的7%。综上，也就是说同样重量的喷气燃料产生的能量是电动电池的14倍。

　　尽管电动电池与喷气燃料有着高达14倍的差异。但实际上电动电池一直在不断进步。虽然进步微小，但电池的比能以每年2%-3%的比例提升。每一次重复中，特斯拉都有进步。

　　另外实际上，电动电池也不需要和液体燃料比单位重量的能量。如果当前的电流密度能够提升至五倍，那就达到1000瓦·小时/千克。美国能源部阿贡重点实验室的交通研究中心的主任唐(参配、图片、询价) ·希勒布兰德(Don Hillebrand)认为这就足以支持一架小型的商业飞行器。而且他估计到2045年就能达到这一目标了。

　　1000瓦特·时/千克的能量大约是汽油能量密度的三分之一，但这就够了。目前电池的创新稳定前进，电能传递效率也在提升，那么就有理由期待有朝一日能看到电动飞机在空中翱翔。

　　造型设计改进

　　除此以外，还有多种捷径。电动飞机的发展也在改变飞机设计理念。未来的电动飞机肯定不是现在飞机的样子。由于分布式电机和阻力减少，未来可能仅利用400 瓦特·时/千克的能源效率就能飞行。工程师们也会重新设计飞行器以适应电机。但需要指出的是，电动飞行器的进展十年磨一剑，在1000 瓦特·时/千克的电池未问世之前。电动飞机也不会出现。

　　固态锂电池VS空气锂电池

　　电动飞机的发展得指望着电池技术，电池技术得要达到1000 瓦特·时/千克。那么，怎么做到呢?*可能的方法是推翻当前的新宠——锂空气电池。锂电池具有强能量密度，但是该技术太不成熟了，还需要几十年才能真正的商业应用。而固态锂电池也是个不错的选择，因为它不易燃，但是没法循环利用。也就是说固态锂电池每次充电和用尽都在耗损寿命。

　　而研究人员减少“无圈曲线”的进展，促使某些专家将目光转向其他形式的金属锂电池。无圈曲线会在电池反复充电和放电过程中形成，可能会导致短路，从而引起火灾。阿贡**重点实验室的电池专家文卡特·斯里尼瓦桑(Venkat Srinivasan)这样预测道“五年之后，该技术一定会有大的进展。五年前我没这么乐观，但现在我非常相信锂—金属电池能够派上用场。”

　　一旦锂—金属电池的问题被解决，其他材料如氧和硫也就迎刃而解了。

　　锂—氧气电池困难**，但卡耐基梅隆大学的Viswanathan和同事认为锂—氧电池是电动航空的**选择。Viswanathan称“锂空气电池，顾名思义。这个电池能够达到400 瓦·小时/千克的能量，能够飞行300到482千米，虽然不能够让人穿越海洋，但是足够好几个短途来回了。”

　　该电池的关键是氧气溶解在电池阳极和阴极的电解液中，能够维持充电和放电环境下电解液的稳定。除此以外，在放电过程中加进系统的氧气，在充电过程中会被回收再利用。而且目前许多飞行器上都配有了这种电池所需要的纯氧，利用起来很方便。

　　但理论和实际应用之间隔着鸿沟。该电池需要冷却，需要固定在一个盒子里，这些都拖了体重和体积的后腿。科学家们需要进一步改善和规模化。但还需要一段时间。

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