NASA喷气推进实验室的科学家做了一个温差发电电池

早在1989年，海洋学家亨利·斯图梅尔（Henry Stommel）就设想了由可再生能源提供动力的水下机器人来对海洋进行勘探的美好未来。

　　Stommel没有想到的是，二十多年后，Seatrec的创始人赵?（Chao Yi）已经把他愿景的1/2变成了现实：水下可再生能源，不过这花费了赵博士十多年的时间。

　　赵博士毕业于普林斯顿，在NASA JPL担任科学家十八年。是的，就是那个钱学森参与创办的美国国家航空航天局（NASA）位于加州理工学院的喷气推进实验室。

　　实际上，赵?研究的的温差发电技术就脱胎于加州理工的NASA JPL，在2005年前后，他在NASA JPL就开始了温差发电（TREC，The Thermal Recharging）电池技术的研究。

　　硅谷密探独家专访了Seatrec的创始人兼CEO 赵?，独家揭秘这项黑科技。Seatrec目前在硅谷一家帮助深科技项目融资的金融平台Propel(x)上进行股权众筹，彼得.泰尔基金Peter Thiel Foundation的突围实验室（Breakout Labs）和Google的执行主席施密特的Schmidt海洋技术基金都参与了投资。

　　温差发电？

　　作为星际迷航粉丝的探长，看到Seatrec首先想到的就是星际迷航(Star Trek)，赵博士本人也是科幻小说迷，不知背后是不是也有海洋迷航这层意思。不过Seatrec背后的故事真的和海洋漫游有关！

　　在加州理工学院的喷气推进实验室工作时，赵博士的工作职责之一是使用卫星研究世界海洋的流动和健康状况。然而，随着研究的进行，赵博士越来越忧心的却是电池寿命。

　　他的团队将电池供电的传感器放在海洋中来检查卫星接收到的数据。这些传感器都靠一次性的锂电池供电，而数以万计的传感器和载体在电池耗尽后被抛弃在了海底。

　　这是一件多么讽刺的事情啊！为了研究海洋的健康状况，却同时在这个过程中制造海洋电子垃圾 -- 那些被抛弃的传感器和载体。

　　为了解决这个问题，赵博士和他的团队开始了温差发电（TREC，The Thermal Recharging）电池技术的研究。TREC电池的工作原理大致是：利用温差使得相变材料发生相变，相变的过程将热能变成体积变化，产生压力差从而发电。

　　海洋水温随着深度增加而递减，例如500米深的海水可能比水面温度低摄氏10度，温差发电技术是水下可再生能源的极佳选择。

　　在此之前，大温差（高于20摄氏度）的温差发电技术早就存在，但他们首次实现了10度温差发电下的高效率能量转换，赵博士和他的团队做了大量的工作，经过四年多的努力，取得了两项专利成果。

　　科学验证

　　2009年，赵博士及其所在加州理工的团队需要证明他们在TREC电池原型方面的四年工作并没有被浪费。然而把专利转化为在海洋中测试过的真实设备也是一个真正的挑战。

　　在加利福尼亚大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋学研究所的支持下，TREC小组在夏威夷租了一艘船，将TREC电池连接到水下机器人。被称为“SOLO TREC”的测试目标是让机器人连续工作三个月，完全由TREC电池供电。

　　这款水下机器人高约两米、重183磅(84公斤)，外观酷似一个巨大的氧气筒，内置计算机、GPS及卫星通讯设备，浮上水面时能自动锁定卫星，记录机器人的位置并传输数据。由于深藏水下，机器人本身是传感及监测器，能为海底侦察及科学研究提供数据，由于是无人驾驶、零污染、依靠海洋热能驱动，这款机器人有极高的科研价值及军用潜能。

　　当机器人从较冷水域浮到较暖水域时，体外十根管子内的蜡状物质（相变材料）会受热而融化膨胀，向机器人体内存储的油状物质加压，定期驱动液压发动机，给电池充电。机器人内部有两块充电电池，当一块电池耗电工作时，另一块蓄电，两块电池在计算机操控下可替换工作。

　　经过首轮3个月的海上测试，这款机器人已成功完成300多次潜水试验。最后TREC电池持续工作时间不是3个月，而是持续了18个月，成功的完成1000多次潜水试验。

　　这个试验也让TREC团队（后组建了Seatrec公司）意识到TREC电池作为水下可再生能源的真正潜力。

　　广阔的市场

　　SOLO TREC科研样机测试成功后，Seatrec继续开发和生产商业样机。

　　目前绝大部分的海洋探测设备都是一次性的，因为他们的回收成本远远大于购买成本，所以延长海洋设备的寿命就意味着巨大的经济利益。有不少公司从海面上提取再生能源，比如风能，太阳能和波浪能，但海下可再生能源的公司凤毛麟角。

　　Seatrec目前的技术可以能给海上设备增加10倍以上的寿命，不仅仅意味着巨大的经济效率，也有很大的环保价值。

　　另一方面，过去由于由于电池寿命原因不能做到的事情，可以利用他们的技术来实现。这意味着Seatrec不仅可用于现有的存量市场，还可用于拓展新品类。赵博士表示，他还希望通过他们的努力将海下无人机进入民用领域。

　　Seatrec的客户将包括大部分要对海洋进行探测的单位，包括政府科研和国防部门，石油公司等。大部分水下设备都需要电池，而这些都是Seatrec的潜在市场。

　　Seatrec和海洋巨头海鸟公司开展合作，进入水下无人机市场，提供水下无人机电池的技术授权，未来也将开展租赁和更多服务。

　　赵博士对硅谷密探表示，他们愿景是将海洋领域的先进技术带到民用领域，同时对地球的环境保护负责。

　　Seatrec的征途是汪洋大海，去实现海洋学家亨利·斯图梅尔（Henry Stommel）1989年设想的由可再生能源提供动力的水下机器人来对海洋进行勘探的美好未来。

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