电动汽车针对主要的热量来源有相应的热管理

为了进一步提升电动汽车的各项性能参数,需要对电动汽车各个独立的热管理系统进行科学的耦合,从而实现电动汽车热管理的集成化。
1 动力电池的热管理
动力电池的热管理主要负责对高温状态的电池组进行冷却,或者对低温的电池组进行加热。传统的电池热管理系统主要依靠空气或液体介质进行冷却、加温。但是,采用空气介质的热管理系统传热性能较差,以无法适应目前密集排列式的电池组的散热加热需求,而液体介质的热管理系统则过于复杂,即会增加额外的质量,还存在液体泄漏的风险。因此,液体介质的电池热管理系统同样不适用于当前电动汽车的电池热管理。目前电动汽车的电池热管理系统主要采用复合式的热管理方式,即由多种导热材料共同作为介质,如多空介质、相变材料、纳米材料、金属翅片等多种导热材料配合空气介质或液体介质。此外,由热管构成的高效传热元件配合空气、液体、相变材料而组成的复合式热管理系统也是当电池热管理领域中的研究重点。
2 乘员舱的热管理
电动汽车空调系统主要负责汽车乘员舱的热管理,从而为司乘人员提供舒适的驾驶乘坐环境,进而保障驾驶员的安全驾驶。当前电动汽车主要采用的空调系统为压缩式单冷空调和电加热器的组合,这种空调系统技术成熟,与燃油车差别不大。但是电加热器会使用动力电池中的电能,从而造成动力电池的额外能源输出,降低电动汽车的续航里程。因此,目前电动汽车空调系统的研究热点便是热泵型空调系统对传统空调系统加热设备的取代问题。同时,热泵型空调系统也需要克服冬季热泵效率降低和结霜等实际问题。为此,人们开始集中研究辅助加热技术和余热回收技术,以提高热泵空调系统在寒冷环境下的工作效率。此外,含氟氯烃类制冷剂已经逐渐退出电动汽车空调系统制冷剂的应用范围,以进一步提升新型电动汽车的环保效果。
3 电机驱动系统的热管理
电机在工作过程中会产生大量的热量。因此,电机热管理主要负责对驱动电机进行冷却降温。电机热管理系统采用的冷却介质主要是风冷或液冷。其中风冷便是通过流动的空气带走电机产生的热量,但是风冷效果相对较差,并且造成电机的通风损耗,对驱动电机的工作效率有一定的影响。而液冷式的冷却效果则较好,可以快速带走电机释放的热量,从而为电机创造长时间温度适宜的工作环境。为了进一步提升液冷式电机热管理系统的效率,人们正在重点研究冷却液流道的优化设计和冷却液的选择。

中科院物理所在8月9日发布的论文,基本给本次韩国室温超导是真是假,起到了一锤定音的效果。
该论文的实验,动不动就从2开尔文温度开始,可以说是经费充足。
该论文是通过一系列严密的实验,指出了把LK-99错认成超导体的原因。
也就是说,该论文不但进行了复现实验,而且还把LK-99会被错认为超导体的原因,也给找出来了。
这是该论文相比其他实验室,更进一步的地方。
这个实验设计思路,首先就是瞄准了“硫化亚铜”。
研究人员“烧制”了不同硫化亚铜含量的两种LK-99,分别测量其电阻、抗磁性等参数,并与纯硫化亚铜的相应参数进行对比。
并从2K-400K范围内去测量电阻率,得出不同硫化亚铜含量的两种LK-99,以及纯硫化亚铜的电阻变温曲线。
这里说明一下,开尔文温度就是从绝对零度开始。
0K=绝对零度,也就是零下273.15摄氏度。
2K就是零下271.15℃。
400K就是127摄氏度,就是韩国团队给出LK-99的临界温度。
也就是说,按照韩国团队的说法,LK-99在400K范围之内都会有超导特性。
而中科院物理所是直接测量了2K-400K的电阻变温曲线,基本是把最极端情况都实验进来。
实验结果是,两种不同硫化亚铜含量的LK-99,都在370K温度时,发生了电阻率跃变。
其中硫化亚铜含量低的样品1,在370K(96.85摄氏度) 时电阻率跃变,并伴有热滞后现象;
硫化亚铜含量高的样品2,370K(96.85摄氏度)时电阻率急剧下降,在100K(零下173.15摄氏度)以下,电阻率随着温度的降低而增加,表现出类似半导体的特征。
该团队成员,中国科学院物理研究所研究员、博士生导师雒在接受采访时表示,“硫化亚铜在400K(126.85摄氏度)附近存在一个由“六角相”到“单斜相”的结构相变。在相变点附近,其电阻下降3个多量级。这看起来像“超导”相变,但实际不是。目前的实验证据表明,无法通过增减样品中硫化亚铜的含量或其他办法实现超导。”
同时他表示“LK-99不是超导,虽然相关样品具有弱抗磁性,但不具有完全抗磁性,也没有零电阻现象。”
所以,该论文得出的结论是“LK-99中所谓的超导行为很可能是由于硫化亚铜在385K(111.85摄氏度)左右发生一阶结构相变,从而导致电阻率降低。”
虽然基于谨慎原则,结论用的也是“可能”。

【画句号?中科院发现“室温超导材料”假象根源,已发预印本论文】
#中科院发现室温超导材料假象根源#
@澎湃新闻 :一篇来自中国科学院研究团队的最新发表在arXiv网站的预印本论文可能为“LK-99是室温超导体”画上了句号。

近日,因为LK-99材料被韩国研究团队宣称能够室温超导,研究LK-99的预印本论文“涌入”arXiv网站。但可能马上就要告一段落:最新发表在arXiv网站的一篇预印本论文不仅表示LK-99能室温超导是假象,还找到产生这一假象的原因——硫化亚铜杂质。

此外,来自北京大学量子材料科学中心、美国普林斯顿大学等机构的科研团队也分别提交预印本论文称,虽然观察到其“烧制”的LK-99样品均未表现出超导性,更像磁体,而非室温超导体。

8月9日,前述论文的通讯作者之一、中国科学院物理研究所研究员、博士生导师雒(luò)建林告诉澎湃科技,“我们的工作指出了把LK-99错认成超导体的原因。”“实验结果表明(LK-99能常压室温超导)是假象,来源于硫化亚铜。”“LK-99不超导! 虽然相关样品具有弱抗磁性,但不具有完全抗磁性,也没有零电阻现象。”

该论文于8月8日15时59分提交至arXiv网站,目前已对外发布。

中国科学院物理研究所团队:LK-99像超导,但实际不是,硫化亚铜导致假象

硫化亚铜是“烧制”LK-99时的产物。LK-99是铜掺杂的铅磷灰石材料,成分为Pb10-xCux(PO4)6O (0.9
在实验中,吴伟等研究人员“烧制”了不同硫化亚铜含量的两种LK-99,分别测量其电阻、抗磁性等参数,并与纯硫化亚铜的相应参数进行对比。其中,样品1(S1)的反映硫化亚铜含量的“强度比”参数约是5%,样品2(S2)的这一参数约是70%。

实验结果显示,样品S1在370K(96.85摄氏度) 时电阻率跃变,并伴有热滞后现象;样品S2在370K(96.85摄氏度)时电阻率急剧下降,在100K(零下173.15摄氏度)以下,电阻率随着温度的降低而增加,表现出类似半导体的特征。

临界温度下的零电阻和完全抗磁性,是超导体的两个重要特征。

雒建林向澎湃科技表示,硫化亚铜在400K(126.85摄氏度)附近存在一个由“六角相”到“单斜相”的结构相变。在相变点附近,其电阻下降3个多量级。这看起来像“超导”相变,但实际不是。目前的实验证据表明,无法通过增减样品中硫化亚铜的含量或其他办法实现超导。

前述论文写道,“我们认为,LK-99中所谓的超导行为很可能是由于硫化亚铜在385K(111.85摄氏度)左右发生一阶结构相变,从高温下的β相变为低温下的γ相,从而导致电阻率降低。”

据澎湃新闻此前报道,7月22日上午,韩国量子能源研究中心公司相关研究团队在预印本网站arXiv上先后提交两篇类似的论文,宣称一种命名为LK-99的铜掺杂铅磷灰石材料拥有“室温+常压”超导能力。随后,国际上多个研究团队开始重复实验,尝试合成LK-99,以复现韩国团队的实验结果。相关消息对全球股市也产生了影响。

7月31日16时13分,北京航空航天大学材料科学与工程学院刘知琪教授团队在预印本网站arXiv上提交论文。该论文称,其合成的LK-99样品的室温电阻不为零,也没有观察到它存在磁悬浮现象;该材料类似半导体,而非超导体。

8月2日14时59分,东南大学物理学院教授、博士生导师孙悦在预印本网站arXiv提交论文称,在100K(零下173.15摄氏度)以上温度时,其LK-99样品测得零电阻,但是没有抗磁性。孙悦在视频中称,一共测了6片样品,但只在1片样品里面观测到了零电阻,其他样品大多数产生的是半导体的行为。其论文称,“我们的发现表明,Pb10-xCux(PO4)6O有可能成为寻找高温超导体的候选材料。”

北京大学量子材料科学中心团队:观察到LK-99样品“半悬浮”,但不具超导性

8月6日13时34分,北京大学量子材料科学中心(ICQM)科研人员在预印本网站arXiv提交了一篇题为《类LK-99合成样品的铁磁半悬浮现象》(Ferromagnetic half levitation of LK-99-like synthetic samples)的研究文章。

该论文称,环境条件下的磁半悬浮被认为是一种“壮观且容易获得”的现象,因此一直是LK-99材料验证实验尝试的重点。北京大学研究团队虽然在一些片状的小碎片样品中成功地观测到了“磁半悬浮”现象,但经测量,其样品中不存在迈斯纳效应或零电阻,因此不具有超导性。实验结果表明,其样品普遍含有微弱但确定的软铁磁成分。

图2:北京大学量子材料科学中心(ICQM)科研团队合成的LK-99样品。

研究团队认为,软铁磁足以解释其样品在强垂直磁场中的半悬浮现象。该论文称,“最近的计算显示,Pb10-xCux(PO4)6O中存在平带状电子结构,这可能会导致自发铁磁性,值得进一步研究。”

北京大学副教授、北京大学量子材料科学中心研究员、博士生导师贾爽和北京大学副教授李源是上述论文的通讯作者。

华中科技大学团队:样品可大角度“半悬浮”,但未测电阻

8月3日凌晨3时13分,曾在哔哩哔哩网站发布LK-99验证实验视频而引起轰动的华中科技大学材料科学与工程学院常海欣教授团队在预印本网站arXiv提交论文,公开了他们的实验进展。该论文的标题是《LK-99的成功合成和室温常压磁悬浮》(Successful growth and room temperature ambient-pressure magnetic levitation of LK-99)。

图3:华中科技大学材料科学与工程学院常海欣教授团队合成LK-99的实验步骤和最终样品。

该论文称,他们成功合成了LK-99材料,并在室温和环境压力下能以较大的角度“半悬浮”。“我们的研究结果表明了结晶度和适当的铜掺杂的重要性,表明了这种磷酸盐氧化物中铜氧诱导带变化的基本潜在超导机制。我们期待更多一致的测试,如室温下的电学测试,将显示出这种磷酸盐氧化物的巨大潜力。”

华中科技大学8月1日首发在国内网站哔哩哔哩(B站)上关于LK-99材料重复实验的视频,在国内外社交媒体上大火。相关视频被列为前述论文的补充材料。

相关视频的简介写道,“华中科技大学材料学院博士后武浩、博士生杨丽,在常海欣教授的指导下,成功首次验证合成了可以磁悬浮的LK-99晶体,该晶体悬浮的角度比Sukbae Lee等人获得的样品磁悬浮角度更大,有望实现真正意义的无接触超导磁悬浮。”

相关视频的发布者称,尚未测量相关样品的电阻。因为测电阻需要微纳加工,破坏样品。“目前只有一片很小的样品,不敢动,实在不敢动。”正在加急“烧制”第三批样品。

美国普林斯顿大学等机构联合团队:LK-99样品透明,排除超导

8月9日,美国普林斯顿大学一篇预印本论文未发先火,引起了人们关注。该论文印证了北京大学量子材料科学中心科研团队的实验结果和结论。

图4:透明的LK-99样品

美国普林斯顿大学前述论文虽已提交,但尚未被预印本网站正式发布,作者已将其上传至网盘,并于9日分享到社交媒体网站上。

该论文相关研究由美国普林斯顿大学物理系、化学系,美国俄勒冈大学化学与生物化学系,德国马克斯·普朗克固体化学物理学研究所等机构的科研人员联合完成。

该论文称,在最近的一系列报道中,掺杂磷灰石铅(LK-99)被认为是一种候选的常温常压超导体。然而,从实验和理论角度来看,这些说法在很大程度上都没有得到证实。为此,研究团队合成了LK-99样品,但分析结果表明,其样品没有表现出高温超导性。

图5:美国普林斯顿大学物理系、化学系,美国俄勒冈大学化学与生物化学系,德国马克斯·普朗克固体化学物理学研究所等机构的科研人员联合完成的一篇预印本论文称,LK-99样品更有可能是磁体,而不是常温常压超导体。

研究人员计算发现,该材料的六边形通道中可能含有 OH-阴离子,而不是二价氧阴离子;而且铜的替代在热力学上是非常不利的。“平衡结构的声子光谱显示出许多不稳定的声子模式。”“尽管最初曾试图以这种方式对 LK-99 进行建模,但铜是否以有意义的浓度进入该结构,仍值得怀疑。” “这种带不太可能支持强超流性,反而容易在低温下产生铁磁性(或平面外反铁磁性)。”“总之,Pb9Cu(PO4)6(OH)2更有可能是磁体,而不是常温常压超导体。”


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