「矽谷鋼鐵俠」下一步該做什麼

埃隆·馬斯克是一位奇才，是電動汽車特斯拉、SpaceX太空探索技術公司、太陽能城市光伏發電公司，四家公司的總裁。因為馬斯克12歲就賣出了他自己編程的首款遊戲，加上他是個創新和經營能力超群的天才冒險家，並認為自己的人生使命是拯救人類，所以人們稱他為「鋼鐵俠」。

鋼鐵俠是美國人崇尚的超級英雄之一，銅頭鐵臂、上天入地，保護人民、懲惡揚善。馬斯克不只是崇尚或幻想神通廣大、拯救人類，他正在努力實現自己的超級英雄夢。

美國東部時間2017年2月19日上午9點39分，獵鷹9號火箭從肯尼迪航天中心具有歷史意義的39A發射台成功發射，並完成對一級火箭的回收，為國際空間站運送約2495千克的貨物，重啟商用「太空物流」。

可以說，馬斯克的互聯網、清潔能源和太空夢想已經實現，剩下的只是如何早日移民火星的夢想。

移民火星裝備研製中

美國內華達州的沙漠上正在建造了一個形如火星殖民地的巨大的工廠，名為吉格工廠(Gigafactory, Giga表示10的9次方，即10億)。特斯拉計劃在這裡製造一種單一的組件：電池。

電池作為有毒的產品，必須仔細設計，以避免災難性的過熱。一個好的可充電汽車電池會讓你節約10,000美元左右。可再充電電池通過執行可逆化學反應來存儲能量，其中離子存儲在正極和負極之間，並在正極和負極之間流動。好的材料，例如特斯拉和三星的電池常用的鋰化合物，可以儲存大量能量，但充電和放電緩慢，而且在充電和放電時會變熱。鋰離子電池需要微小的分離器，以保持組件分開，如果這些設計不當或損壞，它們可能會造成短路，損壞電池的其他部分，導致反應失控，引起電池爆炸之類的事故。針對這種危險性，化學家們一直在研製更好的電池材料。

但電池中的化學反應並不是唯一存儲電荷的途徑，還有一個重要元件——電容器——也可以儲存電荷。

馬斯克在美國斯坦福大學讀了兩天博士就退學經商了，當時他的專業就是電容器研究。電容器的能量存儲在金屬電極之間的電場中，因為充電和放電極快且不會因充電次數多而折壽的優點受到關注。但是，現在電容器單獨作為供電設備，只應用於照相機的閃光燈之類耗電小的電器中。原因是，電容器的儲電量不夠大。

我們知道，每千克汽油含有約4千瓦時的能量，是目前特斯拉電池儲能的30倍。而傳統的電容器儲能更低，是特斯拉電池儲能的千分之一，每千克只含有0.1瓦時的電量。也就是說，如果你的車加滿一箱油可以跑500千米，用同等重量的傳統電容器只能跑16米多。

電容器能存儲多少電荷，取決於其電極的表面積。1966年，科學家製造了一個電容器，其中電極塗有薄的碳層，碳層布滿了密密麻麻的小孔，使其內部表面積增大10萬倍左右。其存儲的能量是傳統電容器的10倍。

20世紀90年代，小型超級電容器已經實現商業生產。如果電源出現故障，它們可以為計算機提供即時、短暫的備用電源，使計算機安全關機。但電容器為汽車供電還有很長的路要走。

神奇的椰子

電容器的發展在之後一段時間內一直沒有太大突破，因為這種電極上塗的碳層，其材料來源長期以來都是由椰子殼加工而成的。其加工過程是將椰子殼在無氧烘箱中加熱到600℃，以除去碳以外的所有元素，然後加工處理而成。

椰子是如此便宜和方便的碳源，加工後的性能也一直很穩定，以至於長期沒有人去尋找其他材料。

但是，椰子有很多天然污染物，其加工過程是有毒和昂貴的。對於環保主義者

馬斯克來說，椰子顯然該被拋棄了。

亟待突破的綠色發展

馬斯克希望能源的供應不僅僅低廉，而且可靠和綠色。根據聯合國的報告，可再生能源如風能和太陽能，在2016年佔美國新能源發電能力的三分之二，在全球超過一半。但一方面，電力需求變化很大，冬天和夏天、白天和晚上都不一樣；另一方面，可再生能源的供應是間歇性的，風不總是吹，太陽並不總是閃耀。

這個問題可以通過智能電網得到解決。智能電網可以通過不斷地監測和調節從各種可再生能源發電機到消費者的能量流，達到能量均勻持續地供給。但這不可避免地意味著必須有備用的存儲電力設備。

於是，添加超級電容器仍是一個亟待突破的改進。

如何在電容器中儲存更多的能量，並優化其生產製造過程、降低其成本是「鋼鐵俠」馬斯克以及他的團隊仍需繼續努力的方向。也許有生之年，我們不用花太多錢，就能利用他們研製出的可以秒速充電、放電的超級電容器為動力上火星。

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