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JUICE
电流

请用一只手拿着重约2.7千克、容量为4.5升的汽油，另一只手拿着1.35千克的电池，然后预估一下它们各自包含的能量。小小地剧透一下：目前，它们可以包含同等的能量了。最令人激动且最具深远影响的科学进步就是电池密度的大幅度增加，并且大到可以取代汽油，解决夜间能源、续航里程和风力减弱等问题。

电动汽车的续航里程每年约增长9%。现在，我们可以开着电动汽车进行中等距离的往返旅行了。2011年，由美国国家航空航天局发起的“绿色飞行挑战赛”（Green Flight Challenge）提供的百万奖金震惊了世界。最终，这份奖金授予了一架飞机的创造者。这架飞机可以载着一位成年乘客在两小时内飞行接近322千米，而所消耗的燃油不到3.8升。在这场挑战赛中，共有三架飞机参加了比赛，其中两架为电动的，一架为混合动力。最终，只有这两架电动飞机在规定的时间内完成了比赛。获得第一名的是一架没有燃气引擎的插电式飞机，时速达到184千米。这在5年前还只是汤姆·斯威夫特（Tom Swift）(8)式的幻想。就算可以塞进机身，当时电池的重量对于这类飞机来说太重了。当前电池的重量和体积都在减少，而存储的电量大幅度增加了。

现在，电池的能量密度最高可达250瓦时／千克，相比于几年前的150瓦时／千克，有了大幅度的提高。不过，汽油的能量密度更高，为12 000瓦时／千克。有一家企业已经成功制造出能量密度为400瓦时／千克的电池。随着电池技术的不断进步，也许在几年内，电池的能量密度就能超过化石燃料的能量密度。

最令人激动而又违反常识的电池发明是锂空气电池，这种电池从空气中吸取氧气用于化学反应，当化学反应完成时会释放出气体。这听起来是不是有些似曾相识？燃气引擎获取空气，形成喷雾，膨胀的空气发生燃烧，释放出能量，最终排放出废气。令环保人士欢呼雀跃的是，锂空气电池是固态的，释放的气体也是干净的。麻省理工学院已经发明了一种能量密度超过10 000瓦时／千克的锂空气电池。

电池并不需要通过达到汽油的能量密度来取代汽油。汽油释放能量的过程效率很低，仅有15%的能量用于驱动汽车，其余能量都被热量、引擎和传动系统的重量、摩擦和空转消耗掉了。实际上，试验阶段的电池已经超过化石燃料的能量密度了，并能使电动汽车的续航里程达到800千米；如果用于小型飞机，续航里程则更长。

此外，电池能量密度的不断增加降低了电力存储设备所需的体积和成本。这使得风力发电机和日间太阳能发电机可满足消费者全天候的用电需求。

在大风天气，风力发电机可以产出巨量电能，而在微风或无风的情况下，则几乎无法发电。与之相反的是，电池可以提供稳定的电量。弗吉尼亚州埃尔金斯的风力发电场新安装了一种电池，它使98兆瓦的风力发电机成为全美电力网的固定组成部分，这些电池使风力发电同时具备无污染性和传统火力发电的可靠性。

火力发电厂是按照比实际用电量稍高的发电功率运行的，以应对用电量突然增加的情况。智利阿塔卡马沙漠新安装了一种兆瓦级的电池，这种电池具有很高的稳定性，并且减少了化石燃料的使用量。

我们没有预料到的是，备受期盼的绿色革命之所以突然降临，居然是因为电池。一个世纪以前，路上行驶的电动汽车比燃油汽车要多，而很快，我们就能回到过去了。