在近日召開(kāi)的天津市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，作為2021年天津市重大科技創(chuàng)新攻關(guān)成果，名為“天津號(hào)”的純太陽(yáng)能汽車(chē)正式發(fā)布亮相。這是一款只需要“曬太陽(yáng)”就能行駛的高等級(jí)智能車(chē)。
據(jù)了解，“天津號(hào)”太陽(yáng)能電池車(chē)項(xiàng)目自立項(xiàng)以來(lái)，這臺(tái)“含津量”100%的高等級(jí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)共有42家單位參與聯(lián)合攻關(guān)，攻克了太陽(yáng)能高效轉(zhuǎn)化、高密度儲(chǔ)能、輕量化材料等多領(lǐng)域前沿技術(shù)，集成了鎂合金、鈣鈦礦、碳纖維、高阻燃降噪材料等47項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。
天津理工大學(xué)顯示材料與光電器件省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)積極參與該項(xiàng)目的研發(fā)，大膽創(chuàng)新，成功將“廉價(jià)高性能鎂合金部件”和“曲面太陽(yáng)能電池”兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用于“天津號(hào)”太陽(yáng)能電池車(chē)，有效降低生產(chǎn)成本，在減少能源消耗、環(huán)境保護(hù)和技術(shù)創(chuàng)新方面邁出堅(jiān)實(shí)步伐。
在“天津號(hào)”太陽(yáng)能電池車(chē)車(chē)身輕量化技術(shù)攻關(guān)上，天津理工大學(xué)組建了由陳民芳教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。為達(dá)到車(chē)身儀表板管梁和輪轂減重10%的挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)上下迎難而上。陳民芳教授告訴記者：“車(chē)身儀表板管梁是整車(chē)儀表板、中控儀表等部件的主要承重部件，也是車(chē)身總成的關(guān)鍵部件。根據(jù)整體設(shè)計(jì)需要，‘天津號(hào)’儀表板管梁呈‘日’字形結(jié)構(gòu)，橫截面擠壓焊點(diǎn)多達(dá)6個(gè)。由于無(wú)法直接澆鑄，只能擠壓成型，再加之密排六方結(jié)構(gòu)的鎂合金塑性變形能力較差的特性，使得擠壓成型的難度提升了數(shù)倍。為此，高性能鎂合金成分設(shè)計(jì)與組織結(jié)構(gòu)調(diào)控成為破解異型管梁加工的關(guān)鍵?！眻F(tuán)隊(duì)采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高剪切攪拌熔煉技術(shù)，通過(guò)原位自生納米變質(zhì)相，顯著細(xì)化鎂合金晶粒和第二相，不僅提高了傳統(tǒng)Mg-Al合金的強(qiáng)韌性和耐蝕性，而且相比添加稀土元素的同類(lèi)鎂合金，還大大降低了成本。一遍又一遍地調(diào)整成分和加工工藝，為“天津號(hào)”瘦身的最后10%作出了貢獻(xiàn)，也讓學(xué)校的科研成果走出了校門(mén)，真正投入到了工業(yè)生產(chǎn)中。
此外，太陽(yáng)能電池車(chē)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展不但要求電池高效，同時(shí)還涉及成本可控等關(guān)鍵技術(shù)。由于太陽(yáng)能電池車(chē)能夠鋪設(shè)電池的面積有限，這也為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展帶來(lái)阻力。針對(duì)這一難題，天津理工大學(xué)曹煥奇教授團(tuán)隊(duì)在參與該項(xiàng)目研發(fā)的過(guò)程中，開(kāi)發(fā)出一套能夠在曲面基底上生長(zhǎng)鈣鈦礦材料的工藝。該工藝?yán)脷庀嗾翦兎椒ㄔ谇娼饘僖r底上制備鈣鈦礦前驅(qū)薄膜，之后通過(guò)多物理場(chǎng)控制方法將其轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的鈣鈦礦電池材料。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的理論成本可以低至0.5元每瓦，按此推算只需幾千元就可以為汽車(chē)鋪裝太陽(yáng)能電池，能夠大大降低電池的成本。這一工藝還具有可在3D曲面上均勻成膜的特點(diǎn)，由此制備的電池效率可達(dá)20%，與傳統(tǒng)主流硅太陽(yáng)能電池接近，但質(zhì)量?jī)H為后者的約1%。而且，該技術(shù)利用汽車(chē)現(xiàn)有金屬作為電池的電極，幾乎不額外增加汽車(chē)重量。值得一提的是，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池色彩豐富，除了常規(guī)的黑色之外，還可以制備成其他顏色，可以很好與汽車(chē)原有色彩搭配。
記者了解到，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，在晴好天氣下，“天津號(hào)”平均日發(fā)電量達(dá)到7.6度，支撐續(xù)航里程超過(guò)70公里，可以滿(mǎn)足絕大部分城市上班族的上下班需求。在陰天的情況下，太陽(yáng)能電池組件依然能夠發(fā)電?！疤旖蛱?hào)”因此徹底告別了加油站和充電樁。
