半岛体育app今天我斗胆写一篇文章，试着解决清洁能源的终极问题，注意，不仅仅是提出存在的问题，还要试着解决清洁发电的根本问题。

　　[0002]取之不尽用之不竭的清洁能源，与之相关的所有根本问题，都绕不开“储能”二字。

　　[0003]如果给每个风力发电机配备一个容量为100千瓦时（度）的储能装置，或者给每100平方米的太阳能板装配一个10度电的储能装置，在风突然停了、风速不稳、或者云彩突然遮挡的情况下也可以提供相当的时间的能源持续输出，就能使用火力发电有充足的时间做出调整；

　　还有一种情况，家家户户都安装5度电的储能装置，边远地区所谓的垃圾风电、光电，可以可劲的发电，不论稳定与否，分布到家家户户后储存起来，哪怕是存储3度或者5度的储能装置都可以，足够大多数家庭的日常用电了。

　　[0004]有了储能装置作为缓冲，风光发电等清洁能源的”垃圾电”帽子才会摘掉；

　　所谓的成本除了电池的物理实物成本外，还包括维护的成本，特别是维护的成本，我们知道汽车上的铅酸蓄电池，用个5-6年，电量就会下降严重甚至报废更换，前提还得是没有频繁地彻底充放电，一块储1度电的铅酸蓄电池4-500元，更别提更换所需的人力物力以及风险成本的开支了，风光电厂更换蓄电池的场景更是难以想象。

　　[0005] 把现有的，可以想到的储能方式都简单罗列一下，发现每种方式都有他的问题：

　　放眼世界前言的研究现状，以上储能方式全部暂时无完美解，并且短时间内没有取得重大突破的迹象，真是遗憾，以至于到了谁敢站出来说他有解决方案都直觉地被认为是个笑线]

　　清洁能源一直在等待着储能装置来拯救；解决储能问题是我们眼前的头等大事，说是人类的头等大事也不过分。

　　下面提出问题：如何制作一种“无”损耗衰减，免维护、成本低，并且容量大的电池呢？我觉得必然要从飞轮储能电池

　　飞轮储能电池的原理简单说一下，就是利用一定质量的飞轮，通过耗电驱动电机旋转起来并储能，通过发电机发电同时产生阻力降低旋转速度同时发电，飞轮储能的最大一个优点就是飞轮本身不会损耗，无论它旋转几百年，只要质量不变化，储能能量就不会变化；

　　1、超导磁悬浮的摩擦力为“零”，但是悬浮大质量的飞轮，成本会激增，甚至会是不可能实现，即使是小质量的飞轮也需要持续耗电制冷才能保持磁悬浮，因此并不符合解决问题的条件；

　　[0010] 因此，我们应该把问题缩小到飞轮电池的轴承上，下面再提出问题：

　　总体来说是利用压缩空气来实现，为了方便理解，我会说的比较啰嗦且尽量通俗，大家理解一下，

　　u插套在U内部，而u的外径小于U，两者并没有接触，换句话说，二者之间是有间隙存在的，U的内部是压缩空气，这里先假设压缩空气不会从间隙内漏掉，那么理论上是可以悬浮任意重量的u的，是的，u的上方支撑的是飞轮；

　　橡胶等机械密封吗？不行，因为有阻力不说，同样存在磨损，磨损会让飞轮减速，有磨损就会存在更换的成本，顺便说一句，空气是最难密封的。

　　我们应该把问题缩小到密封圈上：如何将压缩空气密封，同时“没有”磨损呢？下面的内容请认真看，先说一个人人皆知的基础物理现象，浸润与不浸润现象：

　　两块玻璃贴近在一起，部分插入水中，水在毛细作用下会钻到水面以上的部位，相反的，如果将其放在水银里，即便玻璃之间有一定的缝隙，水银也很难钻进来，也就是说，玻璃与水银是不浸润的，玻璃缝隙对水银有一定的阻力，以上是基础内容。上个图复习一下吧：

　　首先，U的内壁材料，使用与水银不浸润的材料（其实大多数材料都与水银难以浸润），在U的内壁水平的刻几道水平的c形凹槽，c内的材料与水银浸润（其实找到与水银浸润的材料反倒是不易的），

　　然后把外表面是与水银不浸润的u插入U内，这里假设u与U之间的间隙只有0.5毫米，此时u与U之间会形成若干“水银密封环‘O’”（下文用大写字母O代替），这个O想上下移动，必然会遭到不浸润现象的阻拦，因此，可以阻拦一定程度的上下两侧的空气压力差；

　　庆幸的是，水银的表面张力非常的大，是水的7倍，因此每条“O”都有一定的“抗轴向挤压能力”，并且多条O的这个“能力”是可以累加的；

　　现在做如下的设置：从下到上的O之间的空气环，依次设置9个大气压、8个大气压、7个、6、5…..1个大气压，甚至直至真空（飞轮所处的空间可以设定为密闭的真空内，减少空气阻力），其中任意一条O，其实只承受的是1个大气压的轴向推力，单个O才不理会整体其实承受了10个大气压的推力。

　　[0014] 就这样，高压空气被密封起来了，u也就被高压空气悬浮起来了，而u作为转子，他与U之间存在的摩擦力就只有两个：一个是u的底部与压缩空气之间的摩擦，这个我认为可以忽略，另一个是u与O之间的摩擦，我还认为可以忽略，毕竟这些摩擦是对比的是几百几千KG的飞轮而言的。

　　总体制造成本的一些探讨：我们一般获知的超导磁悬浮飞轮储能电池的知识，都是动辄旋转几万转/分钟的碳纤维材质飞轮，为啥转速非要这么高、并且用这么高成本的飞轮材质呢？原因在于储能能量值是与飞轮转速的平方成正比的，由于现有的轴承技术的致命缺陷（轴向推力小），只能减小飞轮的质量，如10Kg左右，想提高储能能量就必须通过提升转速来弥补，不巧，离心力也是平方地增长，这就考验飞轮的材料对离心力的耐度了，材料不过关，转速高了会撕裂飞轮的，因此对飞轮的转速造成的成本剧增可想而知，超高的转速涉及到加工精度以及强度等等，使其难以下凡；

　　而本文涉及的所谓空气悬浮的轴承，可以尽量的加大飞轮的质量，哪怕牺牲一些转速，这样对飞轮的造价就没有那么高的要求了，不用碳纤维，不用特殊钢材，我觉得只要构成飞轮的材质分布均匀的话，甚至是水泥混凝土也可能行（主体）。至于水银，买卖的人比较少，市场价在1000元每千克（大概），其实水银环用不了多少水银的，u的外径如果20cm，每条水银环直径约1mm，前几天算了一下，总共用个十几克的水银而已，我不是做机械工程的，对加工及材料成本没啥概念，但是个人估么着储存5度电的该装置整体下来，成本不会高于3000块人民币，太高了就没有实用性了。而100度电的储能成本，也不会是5度乘以20倍那么高的。

　　发电及电动装置如何安装，成本不计算了？A：恰好飞轮电池跟发电机以及电动机的结构类似，至少不用通过皮带另外带动一个发电机/电动机的开支，转子与轴座（U与u）之间形成切割磁力线不是难事，成本肯定是有的，肯定不会高，至于升压变频的电路，铅酸蓄电池的储能装置上也是必备的。

　　、U与u之间0.5毫米的间隙，这么高的加工精度，现实吗？A：有人真心因为这个问题跟我杠过，我觉得国产单缸柴油机的活塞和缸筒之间的精度都比这个高得多（0.25mm），我倒是担心0.5毫米太宽，毕竟宽度越小，间隙的不浸润现象越明显。

　　、U与u之间不会碰撞吗？A：所画的结构图只是原理图，实际上，工程师们制造的时候，成品的结构会有很多种类的变形，当然也包括u的底部和顶部安装辅助限位轴承，限制u的左右位移，这个不是大问题，该轴承由于没有承受大的负载，寿命可以不用考虑。

　　、这是什么年代的技术？什么时候提出的？A：构思是2017年，第一次公开在网上是最近几个月的事，比较小范围地在群里讨论过，今天在知乎这里（2019/12/29）算是比较详细的一次公开了，并不是什么陈年技术拿出来炒作的。

　　、看上去是挺民科的技术方案嘛，要是能行的话，清华北大不是早就想到了？A：储能技术的国家重点实验室确实是在清华，清华在这方面做了很多贡献，比一般学校多得多，比民间发明的质量也高得多，但是很多重要的发明和巧妙的构思往往是普通人一瞬间的灵感，再说了，这个技术里面提到的毛细作用、浸润、气压、牛顿、转动惯量等等，都是初等物理的内容。不过，我数学系（南开大学）的，研究物理和机械也确实就是个民科。有意思的是，网上只要号称解决某某猜想，怒争诺贝尔等等，一般被视为民科，所以我也是尽量避免被人家这么看,也希望大家别上来就按照对待民科的态度对待该技术，实事求是地分析，谢谢了。据我狭隘的了解，官科对水银的了解也并不多，关于表面张力的研究也仅限于教学和测量的程度，真正应用的很少，如果咱的技术方案真的能行，应该感谢水银的这一特性。注：水的表面张力0.0728N/m(20℃)，20℃水银的表面张力为s =0.485N/m，7倍！熔点-39度，沸点36x度，具体忘了，但保证足够地球表面温度使用了。

　　、这个构思挺好的，为什么不赶紧推广呢？A：今天这就开始了，创新是一方面，推广又是另一方面的难题，这不今天来到高手云集的知乎献丑了么，为了避免无谓的争论做了这个faq，真心希望看懂的、觉得有戏的朋友，帮忙转发和关注，希望有能力的人都参与讨论，哪怕方案有一丝丝希望，我都觉得值得去思考，就算是方案最后被彻底否定掉也值得。

　　、请给个家庭用的，储存3度电的飞轮电池的具体实施例参数吧，飞轮直径、转速、质量、u的直径、水银环的数量等？A：下表设定每条水银环“O”承担0.2个大气压的轴向推力，另外这里的计算需要懂物理的朋友们指点错误：

　　飞轮的设计是将重量集中在边缘的结构（细圆环状），这样转动惯量会增加一倍，飞轮的直径为1.5米，跟一张床大小差不多，正所谓：不占地，不占房，体积相当一张床，我还真的是为了能放在床底下设计的这个尺寸。计算没有错误的线度电能干什么呢？其实对于偏远山区自发电的家庭来说，白天是用不到飞轮电池的电的，一般是夜晚且无风时使用，一个晚上消耗3度电，个人觉得基本可以满足全国9成的家庭了，够了。

　　、这么重的飞轮，如果电流比较小的话，能转得动吗？A：一次偶然的机会跟包头电业局的技术领导见面，讨论起该技术，我上来就被问了这个问题，还拿大型电机启动的时候多么多么困难如何如何来类比，不敢得罪，不能解释啊，最后人家就干脆二郎腿不理我了，看得出来发自内心的对创新不以为然，我其实想问问他牛顿定律：F=MA来着，F只要大于摩擦力，不论F有多小，飞轮有多重，肯定会越转越快，只是加速度不同而已，但是看到他的态度，估计是被大型电机弄迷糊了，感觉牛顿定律在他的电机领域是不灵的。

　　、具体的实施例中，如何使每条水银环之间的空气形成递减压力的空气呢？A：我不担心也不关注这个，这属于工程和技术问题，我相信目前的中国制造水平，牛人有的是办法解决实现，工程方面的问题别问我，这方面我也是250。

　　、水银挥发了怎么办？A：水银易挥发，但是O与O之间的空气，挥发到空气后，饱和了以后，逐渐地，挥发与液化就平衡了，倒是最边上的O是个问题，留给工程师考虑吧，我估计弄个盖子盖上能解决。

　　、有做好的实物成品可以论证该理论吗？A：没有，我觉得发明和论文的区别在于，发明只需要构思，等待论证，论文是有了论证的数据再发表该构思。知乎里有兴趣的搞机械的朋友，可以联系我授权出实物，要求实力第二，兴趣第一，当然不会让你白弄。

　　、这个方案有没有自身可能存在的问题呢？A：有，如q7表格中的，u的转速达到30的时候，u与O的相对的线米每秒，不知道水银会不会飞溅出去，这个是我唯一担心的，但是眼下没办法去论证，同样的，有兴趣的朋友可以联系我，我不会让你白折腾的。

　　、电/动转换效率的担忧？A：目前电动汽车的电池与电机的转换效率能达到90-95%，既然咱的原理跟他的基本相同，因此不难实现相同的转换效率，因此，表中存储3.14度电的飞轮，能输出约3度的电也很理想了。

　　、我对这个技术有兴趣，如何联系作者呢？A:私信我，请求大家点赞，因为一般来说，知乎的回答，点赞人数少于留言讨论的人数，大多数人直观的感觉文章的争议很大，从而会带着有色眼镜和偏见阅读文章，影响其他人点赞从而恶性循环，谢谢点赞的你。

　　、为啥该文章发得知乎里到处都是呢？A：这个技术不是讨厌的推广产品广告，到处发得目的是尽快地让更多的人参与而已，如果给您造成困扰请谅解。