电动汽车:我们离成功还近吗?

我们正在关注英国在迈向全电动未来方面的进展
2021年8月3日

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电动汽车标志

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从收集钴到安装基础设施,我们为电动汽车革命做了哪些最新准备?此外,在新闻中,尽管英国对外开放,但英国各地的COVID病例数量仍在下降,我们在问,为什么?此外,关于通风如何帮助我们控制疫情的底线;以及农民如何通过给蜜蜂一剂咖啡因而受益……

在这一集里

冠状病毒粒子。

01:03 -为什么英国的新冠病例在下降?

尽管有许多预测,但在“自由日”之后,新冠病例仍在继续下降,那么到底发生了什么?

为什么英国的新冠肺炎病例在下降?
华威大学的劳伦斯·杨

随着7月19日“自由日”的临近,英国取消了对许多已实施的控制新冠肺炎措施的法律要求,世界各地纷纷表示警惕。100多名科学家联名致信《柳叶刀》医学杂志,称“政府正在进行一项危险且不道德的实验,我们呼吁政府暂停放弃减排的计划。”世界卫生组织的迈克·瑞安说:“认为每个人都受到保护,一切都可以恢复正常的想法是一个非常危险的假设。”帝国理工学院的尼尔·弗格森教授被一家报纸称为“流行病首席预言家”,他宣称:“我认为每天有10万例病例,这几乎是不可避免的。”但现在的病例数量只有这个数字的四分之一,而且已经下降到不到7月中旬最高峰时的一半,当时每天有6万例病例。到目前为止,这种下跌是否会持续尚不确定,有迹象表明,随着“常态”的回归,它们可能会再次上涨,但这种病毒式转变的背后是什么?克里斯·史密斯问华威大学病毒学家劳伦斯·杨,结果是否如他所愿,以及他现在如何看待我们在前进的过程中如何管理这场大流行……

劳伦斯:我很惊讶,这么快就出现了数量的急剧下降。这显然是许多不同因素的综合作用——英国最近的炎热天气确实有所帮助,这促使人们更多地到通风良好的外部空间去,在那里病毒不会传播得那么多。病毒不喜欢阳光我们的疫苗接种水平非常高。我认为人们也在表现自己。因此,尽管英国在7月19日取消了所有的限制,但我看到很多人在室内仍然戴着口罩,只是有点谨慎,我相信所有这些都起到了作用。

Chris -这与人们在媒体上所说的形成了鲜明的对比。我的意思是,世界卫生组织说这在道德上应该受到谴责。国际上非常重要的政治人物表示,英国所做的是一个危险的实验。你觉得他们现在在说什么?

是的,我想他们都把我们看作是一个大实验。我们都不知道这种病毒会如何表现,这对我们所有人来说都是未知的领域。虽然我们中的许多人,包括我自己,真的很担心7月19日在英格兰取消所有限制,我们还没有看到这对病例数量的影响,但很明显,我们已经达到了某种转折点,我们只需要关注数字。还有一些因素需要考虑,比如目前有多少人正在接受检测。这些数字似乎在上周下降了14%左右,所以还有其他因素可能会影响到这一点。

Chris -我们显然一直在优先为高风险人群,老年人,临床认为非常脆弱的人接种疫苗。我们一直在努力降低年龄。结果是我们看到的大多数病例都是接种过疫苗的年轻人,尤其是年轻人。现在,考虑到数字确实上升了很多然后突然开始下降,它们已经下降了很多,这是否意味着,正如上周一位评论员所说,病毒只是没有人可以感染了?

劳伦斯:当然可能是这样。如果你看看有抗体的个体数量以及某些行为改变的影响。我的意思是,人们讨论的其中一个因素是足球和欧洲杯的影响,很明显,尤其是年轻人,在足球比赛期间更有可能出现在拥挤的地方,酒吧等地方,这会对数字产生反弹效应,现在这一点已经很明显了。但我仍然认为我们需要关注18到30岁的人。我们知道这些人仍然没有接种疫苗,至少有30%的人没有接种。如果我们看看其他国家发生的情况,比如荷兰,病毒就是在这个国家传播的,并导致该国实施了进一步的限制。

克里斯:有一件事让一些人感到困惑,那就是当我们为麻疹等疾病接种疫苗时,我们认为你可能会终身免疫。然而,我们看到这些冠状病毒的情况是,双重感染的人仍然会感染它。所以这不是真正的豁免权。那么到底发生了什么呢?

劳伦斯-我认为这是一个非常有趣的问题。人们仍在研究“免疫反应能持续多久”,在两次接种疫苗的个体中,我们看到了突破性的感染。这就是为什么,再一次,关于我们是否应该在冬季增加老年人和最脆弱人群的数量只是为了给最脆弱人群提供额外的保护的讨论正在进行。其中一部分还包括了解身体的免疫反应是如何工作的,以及将来我们是否能够调整或修改冠状病毒疫苗,以便我们获得长期的保护性免疫。

克里斯:这和流感很相似,不是吗?因为可能有更多的人感染了流感,但他们没有意识到,因为他们对以前的感染有某种表面上的免疫力,这意味着他们的疾病严重程度大大减轻了。那么,我们是否正在进入一种新的体制,在这种体制下,冠状病毒可能会相似,我们在人群中有了背景免疫水平,当人们感染了它,他们感染得很轻,而不是像以前那样可能致命?

劳伦斯:我想这就是希望。如果你看看普通的感冒冠状病毒,这种病毒已经在人群中传播了很多年,这些病毒只会引起非常低水平的感染。我们的身体,尤其是年轻人,会再次感染普通感冒冠状病毒——他们的免疫系统一直在调整。我认为有趣的是,当我们处理这种冠状病毒的病毒变体时,目前的疫苗能在多大程度上为现有的变体以及未来可能出现的变体提供适当的保护?还是我们将不得不生活在这个循环中,每年都要调整疫苗,就像我们对流感所做的那样,以覆盖这种冠状病毒的主要新变种?

克里斯-你觉得呢?

劳伦斯:我想过一段时间事情就会安定下来。实际上,这可能需要一两年的时间,但我认为我们会在某种形式的地方性感染中安定下来,这种病毒有点像流感。也许我们希望继续为老年人和最脆弱的人群接种疫苗。但我认为,在疫苗生产方面,与这次大流行一起出现了一些真正令人兴奋的进展。有一项非常令人兴奋的新研究表明,有可能开发出一种叫做全冠状病毒疫苗的东西,这种疫苗将覆盖所有类型的冠状病毒,包括那些目前不存在或尚未蔓延到人类中的病毒。所以我认为积极的一面,如果我敢说大流行有任何积极的一面,就是这种加速的方法和这种更有创造性地思考未来病毒感染爆发的疫苗的新方法。

浴室

08:28 -我们如何通过通风来阻止Covid ?

通风对于阻止新冠病毒的传播非常重要,但让我们的家通风的最佳方法是什么?

我们如何通过通风来阻止Covid ?
阿比盖尔·海瑟薇,谢菲尔德大学

随着英国和其他国家再次开始“开放”,越来越多的公共活动和会议开始举行,尤其是在室内,我们被敦促特别注意通风:打开门窗,保持新鲜空气流通,打开空气净化器。莎莉·勒·佩吉一直在寻找如何帮助……

我们都知道,要保护彼此免受COVID的侵害,需要双手、脸和空间。勤洗手,戴口罩,人与人之间保持两米的距离。但就在不久前,政府在口号中加入了第四部分——手、脸、空间、新鲜空气。我们知道通风和新鲜空气在减少疾病传播方面的作用已经有一段时间了。但对于我们中的许多人来说,我们应该如何使用新鲜空气并不明显。通风到底有多重要?

阿比盖尔:通风非常重要。

莎莉-这是谢菲尔德大学的阿比盖尔·海瑟薇,她参与撰写了关于疫情期间我们应该如何给建筑物通风的指导方针

阿比盖尔-如果你被感染了,你会呼出具有传染性的气溶胶。它们是由唾液和一些病毒组成的,如果你被感染了。唾液液滴会蒸发,所以你最终会得到一些非常小的东西,这意味着它可以在空气中漂浮很长时间

莎莉:我们说的是分钟、小时还是天?

阿比盖尔-可能要几个小时。然后漂浮在空气中,其他人可以吸入它,如果你吸入了它,你就会被感染。现在从空间中移除的一种方法是通过大量的通风来净化空间。你带进来的新鲜空气越多,你就越能稀释任何人放入空气中的任何东西。所以你被感染的几率与你吸入多少传染性物质有关。所以我们越能稀释室内空气中的病毒,其他人被感染的机会就越小。

我住在一个很普通的公寓里。如果有人来和我一起看电视,我该怎么做来改善通风呢?

阿比盖尔-一定要在他们来之前一个小时打开窗户。因为如果你被感染了,你要确保你为你的来访者清洁了空气。同样,当它们离开时,我会让它们开着,比如说,一个小时后,只是为了确保如果有什么东西在你周围徘徊,你有足够的空气通过。根据窗户设计的不同,如果你的窗户有低窗和高窗,在底部开一点,在顶部开一点比其中一个开大一点更有效,你会得到更有效的气流。如果你的窗户在对面的墙上那么一定要打开公寓两边的窗户这样就会有横向流动因为空气通过公寓可以更好地流动。这可能意味着要打开一些内门,让空气流通到整个公寓,而不是被困在一个房间里,把那个房间的门关上。

莎莉:那粉丝呢?因为现在是夏天,我在房间中央放了一个大风扇,让我保持凉爽。如果我把所有的门窗都关了,但我开着风扇,空气流通,会有帮助吗?这对COVID有帮助吗?

阿比盖尔:所以如果你把所有的东西都关起来,打开风扇,你就会到处移动感染颗粒。所以如果你和很多人住在一个共用的房间里,你会很快地在空间里的每个人周围移动。如果你试图在那个空间里保持距离,那是绝对没有意义的,因为你刚刚开启了一种非常有效的方式,将你的传染性气溶胶移动到他们身上。一旦你开始打开风扇旁边的一些窗户,那么是的,你有很多气流从你身边经过。这将会移动那些病毒颗粒,但同样,有大量的新鲜空气会稀释它们。所以当它到达其他人那里时,它会被稀释,这样他们就不会吸入那么多

莎莉:我偶尔会离开我的公寓去乘坐公共交通工具,我坐上公交车,公交车的顶部有那些可以倾斜打开的小窗户。或者在火车上。我应该进去把火车和公共汽车上的窗户都打开吗?

阿比盖尔-你能在哪里打开?我会打开它们。是的。如果它们是关着的。

莎莉:我想到的一件事是,当我坐在公交车的窗户旁边时,如果它移动得很快,就会向我吹进很多空气。这是否意味着如果我被感染了,我所有的新冠病毒都会被吹回公共汽车上,而我后面的人会比关上窗户更容易被感染?

阿比盖尔-所以在这种情况下,你呼出的气体会被吹回来。但至关重要的是,还有很多空气与这些颗粒混合在一起。所以你后面的人可能会得到合理的剂量,但实际上你离你越远,混合的新鲜空气就越多。当然,如果你同时戴上口罩,就会减少你呼出的气溶胶的数量。这将再次降低你身后的人的风险。

莎莉:当我去商店做生意的时候,我怎么知道通风是否良好呢?

阿比盖尔——我认为作为公众的一员,这是非常困难的。当我进入任何地方时,我所做的就是看一看,你知道,天花板上是否有任何看起来可能是通气孔的东西,以及看一看窗户——不仅仅是看开着的窗户。还有,你知道,想想你要在一个空间里待多久。如果你只是去拿一些杂货,你不会在那里呆很长时间。如果你一个晚上要在某个地方呆上三四个小时,那么和这个空间里的所有其他人在一起的时间就长得多了,这是我更担心的情况。

莎莉:如果公园外面有一群人,当你在外面的时候,那么大量的新鲜空气是否足以抵消这么多人在一个小空间里的影响?

阿比盖尔-一旦你在室外,你就不会像在室内那样有气溶胶积聚的风险,但这就是距离的问题。所以你确实需要注意保持距离,但最终室外的风险比室内小得多。需要注意的一件事是,你是在外面还是在半室内空间里?

莎莉:那是像公交候车亭、花式凉亭之类的东西……

阿比盖尔-花式凉亭可以是一件大事,因为你经常可以放下很多墙。所以,如果你想远离天气,远离微风,那么你要意识到你也远离了新鲜空气。

蜜蜂在一朵粉红色的花里

15:16 -蜜蜂因咖啡因而产生记忆兴奋

喝含咖啡因的糖溶液可以帮助蜜蜂记住它们喜欢的花

蜜蜂从咖啡因中获得记忆兴奋
萨拉·阿诺德,格林威治大学

我们很多人都喜欢早上喝一杯咖啡来提神,但事实证明,我们并不是唯一从咖啡中含有的咖啡因中获得乐趣的人:一项关于大黄蜂的新研究表明,咖啡因可以增强大黄蜂的记忆形成,这意味着它可以用来训练蜜蜂更好地为农民授粉,正如伊娃·希金波坦从莎拉·阿诺德那里听到的……

萨拉:我们挑选了一些大黄蜂的聚居地,这些都是水果种植者购买的商业聚居地。这些通常会部署在作物中。所以草莓种植者可能会买这些,让蜜蜂飞出去给他们的庄稼授粉。我们把同样的菌落带到实验室然后把它们分配到不同的治疗组。所以一些蜂群只接受了普通的糖溶液。其中一些人得到了糖溶液,还有一种类似草莓花的气味。第三组蜜蜂接受同样的糖,同样的气味,但糖溶液中也含有咖啡因。因此,当蜜蜂喝糖溶液并闻出来时,它们将咖啡因带入了神经系统。然后我们把它们放到一个飞行舞台上,这实际上是一个木制的盒子,我们可以把人造花放进去。在这些飞行舞台上,有机器人花。 Half of the robotic flowers had that same artificial strawberry scent that some of the bees had received in the nest and the other half had a distractor odour, so a different smell. And we wanted to see whether the bees that had had the caffeine as well were more biased towards visiting the strawberry odour smelling flowers compared to the distractor flowers, and sure enough, that's what we found. So the caffeine group had a much stronger initial preference for those flowers that smelled like strawberry.

伊娃:那么,与没有摄入咖啡因的蜜蜂相比,已经摄入咖啡因的蜜蜂对草莓花的联想有多强呢?

萨拉:一开始,接受过咖啡因的蜜蜂有70%的几率选择了带有草莓气味的花朵,而没有接受过咖啡因的蜜蜂只有60%的几率选择了这些花朵。而那些既没有闻到气味也没有闻到咖啡因的蜜蜂只选择了这些花,可能有44.45%的几率。所以这是一个非常明显的区别。

伊娃:效果持续了多久?这是不是有点像你给蜜蜂留下的印记,它们总是想要吃草莓,还是这种印记会随着时间的推移而消失?

萨拉:时间一长,效果就会逐渐消失。在我们的实验中,你可能会预料到,因为分心花和目标花都有相同的糖奖励。因此,随着时间的推移,它确实会逐渐消失,但最初的效果可能会持续到前20只蜜蜂的来访,这是一个非常简化的设置。在野外情况下,一切都有点困难,所涉及的距离要长得多。例如,在农场里,你不会看到草莓花和草药、杂草之类的东西混在一起。在农场,它们会相隔很远。因此,如果你把它应用到现实生活中,它可能会更引人注目。

伊娃-你怎么能想象那样做呢?

莎拉:我们未来的设想是,这种技术可能会被整合到种植者购买的大黄蜂箱中。所以种植者会买一盒蜜蜂,里面的蜜蜂会闻到作物花的气味,一点咖啡因,还有一点糖。因此,一旦种植者拿到盒子,打开前面的小门,蜜蜂就可以飞出去了,它们已经被瞄准了,准备好去拜访那些农作物的花朵。

伊娃:蜜蜂通常会在野外遇到咖啡因,还是它们从人们桌上的咖啡中获得咖啡因?

莎拉:这是个好问题。有些蜜蜂可能从未接触过咖啡因,但咖啡因是一种自然产生的产物。作为新陈代谢的一部分,许多植物都会产生这种物质。柑橘类的植物。例如,橘子树在花蜜中产生它。最近,在英国发现了一种叫做Sainfoin的野花,它的花蜜中含有咖啡因。所以一些植物和很多不同种类的植物都有。所以它不只是集中在一小群植物中。

伊娃:会不会是植物为了引诱蜜蜂更频繁地来找它们而产生咖啡因有好处呢?

萨拉:当然。我们认为这可能是植物进化到花蜜中含有咖啡因的原因之一。如果它能在蜜蜂和其他传粉者的记忆中创造出更强的记忆,让它们越来越频繁地回来,因为它们记得这是一种非常好的食物来源,它们真的很兴奋,所以这种植物赢得了它们的忠诚。

田径运动员的训练

20:34 -在奥运会上保持凉爽

控制体温变化对运动员的成功至关重要

在奥运会上保持凉爽
克里斯托弗·施维宁,剑桥大学

尽管体育场内没有欢呼的人群,但奥运会仍然是一些绝对引人入胜的电视节目。但除了这项运动,如果你知道在哪里看的话,也会有很多生理学的展示,特别是因为运动员们正在与非常高的温度作斗争,有些人显然比其他人准备得更好。克里斯·史密斯采访了剑桥大学的克里斯托弗·施维宁,他自己也跑马拉松,也是身体如何控制体温以及当水银开始上升时保持表现的最佳方法方面的专家。

克里斯托夫:我最近看了很多女子比赛。女子铁人三项和女子公路赛都是很好的例子,这些运动员训练有素,总的来说,她们在前面做的是我建议她们做的事情,而在她们后面的运动员在比赛当天做了正确的事情来弥补,但她们的生理状态并没有达到最佳状态。在铁人三项比赛中,我可以给你们举一个女子比赛的例子芙罗拉·达菲得了第一名。在最后一场比赛中,她只专注于跑步,没有喝水,也没有吃任何东西。她只是在跑步。所以她受过很好的训练。在她后面的乔治娅·泰勒·布朗,不太适应高温,所以她可能没有接受正确的训练,她把水倒在自己身上。如果你看了这个视频,你会发现它非常棒。她带了两瓶水,几乎每到一站就往自己身上泼。我认为这是一个非常棒的策略。 So as a physiologist is wonderful to see both the training and the race execution coming from the two different parts of the sort of training spectrum.

克里斯-所以这一切都是为了热吗?

克里斯托夫:这不仅仅是控制体温,还有节奏和采取正确的策略。我有一个很好的例子,我参加了一场比赛,大约10天前,在30度的气温下,在伊顿多尼参加了一场半程马拉松比赛。我现在并没有得到很好的训练,我得说我实际上很不适合,但我在比赛中采取了和乔治亚·泰勒·布朗完全一样的策略,把水倒在自己身上。我开始的时候在速度上非常小心,所以比我在凉爽的条件下所能达到的速度要慢得多。我认为这很关键,因为随着比赛的进行,当比赛进行到大约一个小时之后你会看到人们真的过热了,他们开始减速,不得不减速以减少代谢热的产生,以避免核心体温过高。当然,赛道上到处都是摔倒的选手。我发现自己,当这些跑步者往下跑的时候,一边喊着“把水浇在他身上!”一边说着“他的核心体温高达40摄氏度!”

最好的办法就是多喝一大堆水吗?

克里斯托夫-不,为什么要喝酒?因为如果你喝酒,你的内脏就成了中间人。所以你把水注入肠道,然后你要让血液流向肠道你不想让血液流向肠道。你想让血液流向肌肉,流向肺部。你不想让它进入肠道,但你必须让血液流向肠道来吸收水分然后让它进入真正的血液循环。当然,如果你还没有适应高温,那么你血液中的水分就会进入你身体的细胞而不是血液因为它们已经因为出汗而脱水了。所以我认为外部冷却绝对是在高温下要做的关键事情,切断中间环节,把水倒在你身上,切断整个出汗过程。

图

26:06 -英国的电动汽车:怎么回事?

随着电动汽车销量的持续增长,我们采访了《完全充电》杂志的罗伯特·卢埃林

英国的电动汽车:到底是怎么回事?
罗伯特·卢埃林,充满电

罗伯特·卢埃林因出演科幻情景喜剧《红矮星》和热门电视剧《废品挑战》而闻名,他现在是youtube上一个关于电动汽车的节目《完全充电》的创始人和主持人。罗伯特接受了克里斯·史密斯的采访,并开始告诉我们他开什么车。

罗伯特:我开车,嗯,我和我妻子共用两辆车。我们有一辆现代科纳,这是一辆全电动汽车,还有一辆特斯拉Model 3。

克里斯-所以你真的是走在了电气化的轨道上。所以才有了这个YouTube节目。

罗伯特-是的。我想我卖掉了我最后一辆内燃机车,那是一辆路虎,这与我现在的工作非常不合适,我想是在2012年。所以从那以后我就再也没有开过内燃机车了。

Chris -你每天车辆的平均移动量是多少?你有多依赖一辆车来完成你的工作?

罗伯特:嗯,我住在一个偏远的农村地区,所以我完全依赖它,甚至去商店。我是说,我去年夏天去过,在封锁期间,我骑了三次自行车去商店,只是想看看那里是什么样子。在非常多山的道路上有9英里,但我有一辆电动自行车,但要背着背包去购物,这仍然是一个相当大的挑战。是的,我们开车。我们必须开车,即使我们不去任何地方,我们也会开车去当地的商店。我常去的两家商店都是本地的,停车场里都有免费充电器,非常方便。所以,如果我选择对了时间,我回到家的时候,我的续航里程会比我离开家的时候多,这总是一个结果。

克里斯-是的。当然,假设你能找到一个充电器,他们罗伯特。因为这才是重点,不是吗?充电器是免费的吗?如果你离得那么远,我想他们可能是。你可能是这个地区唯一一个拥有两辆电动车的人,但这是个问题,不是吗?

罗伯特-这是一种被大众媒体大肆宣扬的恐惧。我曾经去过我们当地的超市。看到这四种充电器都被使用,我真的很激动,因为实际上有更多的电动汽车,人们的想法是,“哦,好吧,我们可能会在未来10年里转向电动汽车。”它正在发生。电动汽车的销量不正常。增长率达百分之百。它是。所以现在的电动汽车比一年前多得多。从18个月前的2%到现在的12%。这是一个巨大的增长。 I still think it's tiny. And it proves the fact that there are still people today who think, "Oh, I know what I'll do. I'll buy a brand new combustion engine car" with all the disadvantages and the costs and the hidden costs of doing that. There's still people doing it. So there's an enormous distance to go, an enormous educational journey we still have to go on.

克里斯:那么你认为是什么推动了你刚才强调的巨大增长?为什么人们转向电动汽车?

罗伯特-我认为这是口口相传。所以,你认识的人在路上,在路上,在隔壁,家庭成员,他们开着一辆电动汽车,他们说,这是可以的。它只是一辆车,它就是。它只是一辆车。你还是得停车。你仍然要,你知道,所有其他的事情,你必须与汽车,坐在交通堵塞:电动汽车不能消除你。但是开起来容易多了。照顾起来容易多了。加油要便宜得多。当这些信息从你认识的人或者你认识的人——你的兄弟、姐妹、爸爸、妈妈,你知道的,任何人——那里传递时,你就会开始以不同的方式考虑它。 And I think that's what's happening. And because there's so many more people have got them now that's spreading faster and faster. At the very base level, it's a better technology than an internal combustion engine. There's no argument about that. And no one will argue about that. Even proper, full on petrol heads that have ever been near an electric car, they go, "No, it is better. I admit that, but I love the sound of my V8 or whatever other excuse they have".

Chris -我同意你关于能源成本的观点,我同意。但我会反过来问你,巨大的前期资本成本呢?因为电动汽车首先要贵得多。因此,当你真正考虑到这一点以及当你充电和放电时,你在敲打电池,而电池在普通汽车中重一吨,真的一吨。所以它们不是简单的替换。考虑到这一点,它在价格上还有竞争力吗?

罗伯特-有多少-让我们用一个特定的品牌-梅赛德斯高级汽油发动机豪华轿车在不需要新的发动机,变速箱,变速器,系统,离合器的情况下行驶50万英里?一个也没有。有多少辆特斯拉?现在已经有几十个了。特斯拉Model S:同样大小的汽车,同样的价格,已经在洛杉矶和拉斯维加斯之间行驶了超过50万英里的豪华轿车。电动汽车使用寿命更长。电池的寿命比汽车长。扔掉电池的无稽之谈是化石燃料行业最深刻、最精彩的谎言之一。这不是真的。电动汽车使用寿命更长。 The batteries last longer in 2009, Jeremy Clarkson drove a Nissan Leaf on Top Gear and said, the problem is you'll have to throw the battery away after three years. He said that. There's recordings of him saying that. The same car he drove, not the same model, the actual car that he drove on that show is in use today by a medical health worker who lives in south London, who uses it every day. The battery is fine. That is now 12 years later.

叠叠乐

31:59 -锂离子电池是如何工作的?

想象一下用锂离子积木搭成的叠叠积木塔……

锂离子电池是如何工作的?
Lizzie Driscoll,伯明翰大学

最常见的电动汽车电池被称为“锂离子”电池。伯明翰大学的莉齐·德里斯科尔邀请我们把电池的内部工作原理比作令人上瘾的派对游戏“层层叠”,在这个游戏中,你轮流从一个越来越不稳定的平衡塔上移走木块……

Lizzie -我想让你想象两座叠叠积木搭起来的塔。这些是电池内部的电极,在我们的例子中,它们由几种不同的元素组成。在一个叠叠塔中,我们有由钴和锂组成的块,它们交替排列在层中。另一个叠叠塔是由碳块组成的,塔上有明显的空隙,没有碳块。当我们像这样给电池充电并向系统中注入能量时,锂块就会从第一个叠叠塔中取出并插入第二个叠叠塔的空隙中。一段时间后,所有的锂块填满了所有的空隙,形成了一个完整的碳锂积木塔,因为建造碳锂积木塔需要能量,所以能量被储存在这个结构中。当我们使用电池时,锂块会回到第一个叠叠塔中,释放能量,我们可以利用这些能量来驱动我们的电动汽车。如果锂块从钴塔中取出的速度太慢,电池就需要很长时间才能充满电,但如果取出太快,我们都知道叠叠游戏会发生什么!塔楼将会倒塌,毫无用处。所以我们在充电的时候需要找到一个好的速度平衡。 Finally, imagine you’re repeating this process of moving blocks between Jenga towers over and over again - the towers aren’t going to remain in perfect shape. This is what battery degradation looks like, and why all batteries ultimately will only last so long...much like a Jenga tower in my house!

金属圆形图案

34:15 -供应链:制造电动汽车电池

我们从哪里采购电动汽车电池的材料?我们如何确保有足够的材料?

供应链:制造电动汽车电池
阿诺德·图克,莱顿大学

你已经猜到了,电动汽车是由电池驱动的;如果电动汽车的概念要有长期的吸引力,那么能够以环保和可持续的方式生产足够多的电池是至关重要的。但是我们从哪里得到建造它们的所有组件呢?伊娃·希金波坦采访了来自莱顿大学的供应链专家阿诺德·图克,从我们最需要仔细考虑的材料开始,《充满电》的罗伯特·卢埃林发表了看法……

阿诺德:有锂,有镍,有钴,有锰,这些都是你需要大量的材料

伊娃:总的来说,这些材料够吗?

阿诺德:材料在那里吗?可能是的,但真正的问题是,我们目前的采矿基础设施并不是为这种数量而建造的,所以你必须迅速增加它。如果矿业公司知道他们可以出售他们开采的东西,他们可能会这样做,如果他们不知道,他们可能不会投资。如果一项新技术突然出现,比如说,我们不再需要钴了,好吧,如果你刚刚投资了10亿或20亿美元开一个新的钴矿,祝你好运。

伊娃:所以我们现在大部分的材料都是从那里获得的,比如钴,我们是通过采矿获得的吗?

阿诺德:现在

伊娃:那些地雷一般都在哪里?

阿诺德:是的,这在很大程度上取决于你谈论的材料。谈到锂,拉丁美洲的玻利维亚非常重要。科博尔特:这是刚果,我想说,这是一个相当有问题的国家,因为,比方说,政府对国家没有太多的控制权。所以你在这些案例中经常看到的一个问题是,如果你必须从一个或两个供应商那里获得材料,那么你很快就会形成垄断。如果你必须在不太稳定的国家开采,那么你也会得到相当不稳定的供应和困难的供应。所以这些是一些问题当你真的想要大量的小的,比如说金属,实际上,在这一点上,你不经常使用。

Eva:如果采购这些材料不仅存在实用问题,而且存在道德问题,为什么我们不能制造不需要钴的电池,或者不需要这些与钴纠缠在一起的材料呢?

阿诺德:我认为这一切都归结为化学反应。我是一名训练有素的化学家。从我的化学生涯中,我非常清楚,如果你想制造具有某种性能或特性的某种材料,你通常需要某种元素的某种混合物。电池也是如此。如果你真的想拥有可以储存大量电力的电池,目前,让我们说锂,镍,钴,锰,这些电池是选择的电池,因为它们可以在最小的空间里储存最多的电力。你必须使用这些金属因为它们能提供我们现在需要的性能。

伊娃:那么,你知道,从地下的钴到准备就绪的电动汽车电池,你能给我讲讲供应链和参与其中的人吗?

阿诺德-那你当然有地雷了。这可能是相当专业的矿山,经营良好,你会努力保护环境,直到我们说更多的工匠采矿,比如在刚果,然后你会看到这些可怕的照片,孩子们进入一个洞,基本上得到了材料。然后,我们说,有一定量的金属的摇滚。然后你必须粉碎岩石,然后你必须以某种方式提取材料,然后你就得到了金属。然后,当然,你必须去制造制造电池的中间产品。所以你已经很容易看到,在你有电池之前,他们在供应链上有3、4、5个大步骤。在供应链的每一步,你都可能有自己的问题。对于某些金属来说,从矿石中提取纯金属的过程是非常复杂的。所以,中国在这方面相当强大,他们实际上拥有最好的技术。一方面,他们坐拥开采,另一方面,他们坐拥开采技术。 So it can be that again, there you have a kind of monopolist bottleneck.

克里斯-罗伯特·卢埃林还在。罗伯特,你认为这是个问题吗:材料的可用性?如果我们不能获得足够的这些材料,你认为这会导致电动汽车市场的增长停滞吗?

罗伯特-我不这么认为。我认为Arnold Tukker对矿业投资的困难提出了一些非常好的观点,因为现在正在开发新的电池化学物质和新的电池设计。它们目前还在实验室里,但可以肯定的是,在未来五年内,我们将看到一些完全不同的电池设计,它们不需要更有争议的元素。我的意思是,大量的钴用于炼油。石油工业非常依赖钴来去除硫,尤其是柴油中的硫。英国有一家很棒的公司,叫做基准矿物情报公司,他们对世界各地的矿产资源及其来源有着非常不同的看法。例如,大多数锂来自澳大利亚。它不是来自玻利维亚和智利,这是最常被引用的东西。我们在电动汽车中使用的大部分材料都来自澳大利亚,并且是以一种更环保的方式负责任地开采的。

回收标志

39:50 -电动汽车电池回收技术

充分利用用于制造电动汽车电池的宝贵组件

电动汽车电池回收技术
加文·哈珀,伯明翰大学

汽车电池最终会退化,需要更换。它们含有需要回收的关键和稀有材料,如果我们不回收它们,电动汽车的环保论据就会被削弱,所以回收是一个主要的优先事项,但它也处于起步阶段,正如伊娃·希金波坦从伯明翰大学的加文·哈珀那里听到的那样。《完全充电》的罗伯特·卢埃林也发表了看法……

Eva -为了了解电池回收的复杂世界,我去找了伯明翰大学的专家Gavin Harper。首先,这些电池在需要更换之前能坚持多久?事实证明这很难说。

Gavin:这是一个绳子有多长的问题,因为有不同的阴极材料,也就是电池中的活性材料,很明显,有不同的制造商,不同的配方,不同的技术。

Eva:还有电池是主动冷却还是被动冷却,随着时间的推移你是如何处理电池的,技术也在不断发展和升级。汽车制造商目前提供的电池保修期约为8年,加文认为这似乎是这些电池的良好设计寿命。同样值得考虑的是,在电动汽车的第一次使用寿命之后,电池可能会被赋予第二次生命。

加文:例如,我们可以使用电动汽车电池作为固定能量存储来支持电网或提供备用电源。所以,你知道,在车辆的第一次生命和在不同应用的第二次生命之间,你知道,我们真的可以从技术中榨取精华

Eva:但是对于那些已经走到了尽头,不能重复使用或重新利用的电池,有一系列不同的回收技术正在被使用和开发,最简单的是火冶金

这是一个将电池放入火法冶炼厂的过程,它使我们能够从电池中提取一些有价值的金属。所以像钴和镍这样的东西我们可以很容易地从这个过程中得到。

Eva:不过,有一点需要注意的是,在火法冶金的过程中,一些电池组件会被消耗掉,而另一些则会变成所谓的渣,从中很难回收有用的材料。另一种选择是湿法冶金,它使用液体来吸收活性成分,在这里你可以使用特殊的碎纸机

加文:我们不用纸张,而是用带着大牙齿的大碎纸机。

伊娃:这些会把电池拆开,但是,就像碎纸机一样,出来的是很多乱七八糟的材料。然后它会花很长时间来挑选你真正想要的新电池。根据加文的说法,理想的情况是直接回收,即构成电池电极的重要且昂贵的材料,例如锂或钴,从电池中干净地分离出来并恢复活力,准备重新投入电池。目前有很多研究正在进行,试图改进这项技术。但我们必须记住,在我们达到回收利用的地步之前,还有很多看不见的步骤。电池必须从汽车上拆下来,拧开螺丝,所有的东西都要安全断开并拆开。加文认为,一旦我们在未来大规模回收电动汽车电池,我们就必须找到一种使这一过程自动化的方法。

关于如何让机器人和人工智能能够执行这些自动化步骤,有一些非常有趣的科学挑战。如果你仔细想想,这是一个比用机器人制造电池更复杂的挑战,因为如果你想想生产线上的东西,机器人只需要执行一组非常重复的动作来生产非常统一的产品。如果你在处理寿命即将结束的电池,我们有来自不同制造商的各种不同类型的电池,需要应对的种类非常多。因此,如果你要制造一个机器人或一个自动化系统来处理这些电池,你将需要非常大的灵活性,你将需要机器人有很大的智能。它不可能只是一个执行一系列重复动作的哑巴机器人。

伊娃:所以除了更智能、更环保的汽车技术,我们还需要更智能的机器人来驾驶它们。尽管英国和国外正在开发更先进的电池回收设施,但如果我们想在未来充分利用我们的电动汽车电池,似乎回收行业将不得不进入正轨。

伯明翰大学的克里斯-加文·哈珀早些时候采访了伊娃。罗伯特,戴上废品挑战赛的帽子,你对此有何看法?

罗伯特:你说得很对,我们确实需要能够很好地回收它们。我是说,这是一个巨大的商机。因此,特斯拉在美国的创始人之一JB斯特劳贝尔(JB Straubel)成立了一家名为红木材料(Redwood Materials)的公司,目前已经开始运营。它回收了成千上万吨被丢弃的手机、笔记本电脑、平板电脑和所有这些东西。并从中提取出大量的90%的材料。所以这已经发生了。在《完全充电》节目中,我们拜访了德国的一家公司,他们做了一模一样的事情。当然,这是必须发生的,我只是想快速提醒我们的听众,你最后一次听到有人回收一升柴油是什么时候?

电动汽车充电站的标志。

45:19 -充电点:管理电动汽车的未来

从人们的家中到工作场所,再到高速公路上,充电站遍布全国各地……

充电点:管理电动汽车的未来
科林·赫伦,零碳未来

克里斯·史密斯与来自零碳未来的汽车专家科林·赫伦讨论了电动汽车充电基础设施的未来,来自完全充电的罗伯特·卢埃林也加入了讨论……

克里斯:你开电动汽车吗?

科林:我开全电动汽车已经是第八年了。到目前为止,我还没有进行过长途旅行。我倾向于在城市环境中使用它。所以最长的一次往返大概是80英里。

克里斯-这很完美,不是吗?因为这种范围是在电池所能承受的范围内。这不是一个主要的不便,但如果你想走得更远,那就变得更头疼了,不是吗?

科林:是的,但是有大量的基础设施,特别是高速公路服务。像Gridserve这样的公司现在正在安装12个高功率充电器。我知道你提到了3千瓦的电势。我们现在安装的充电器的功率是它的100倍。350千瓦在150是标准的。所以给一辆车充电需要很长时间,但是用高功率充电,你现在只需要40分钟。

克里斯:这里有多少个充电点?我的意思是,如果我沿着英格兰的主干道沿着M1或A1高速公路行驶,我需要充电,我在路上开的车有多少个充电点可以使用?

Colin:如果你只在高速公路上停车,那么每个高速公路服务站至少会有两个,很快就会有六个。在全国范围内,大约有25万个充电点。但我要补充一点,正如你提到的三针插头,至少有2800万家庭使用三针插头。有些人非常担心电量用完。现在的情况是,基础设施建设正在以巨大的速度进行,而且与汽车销售同步进行。不幸的是,我们将面临的挑战是并不是所有的人都在正确的地方。这是因为我们目前还没有一个全国性的推广充电点的战略。这就是问题所在。

我们刚刚听到罗伯特·卢埃林在节目中说,他住在农村地区,幸运的是,他的乡村商店碰巧有充电站。但我认为,有些人有理由强调,我们面临着农村电动车禁入的危险,因为高速公路上的密度不像你所说的那样高,不适合人们充电。

Colin:这是很多人都在关注的一个挑战,老实说,在我所在的诺森伯兰郡地区,有一些房子也不是由电网供电的。但有一件事需要正确看待,那就是我们要到2035年才能完全满足新车的需求,而传统汽车要到2045年左右才会真正用完。所以这不是今年或未来五年内必须解决的问题,因为我们现在只有25万辆纯电动汽车在路上行驶。因此,我们在全国大约为每辆纯电动汽车配备了一个充电器,但要达到3500万辆纯电动汽车还有很长的路要走。

Chris -我想告诉你本周在下议院辩论的议员们的观点。他们说,如果所有的司机都在晚上充电,电动汽车可能会造成停电。议员们警告说,他们希望看到人们使用某种动态充电系统,这样他们就可以在低高峰时期充电,以防止国家电力短缺。这是垃圾吗?

科林:这是有道理的,但我要指出的是,我的车目前还没有插电。如果每个人都在晚上6点加满汽油,燃料系统也会崩溃。人们不会每天晚上6点加油,像我这样开了200英里的电动汽车的人也不会每天晚上6点加油。这是一个谬论,是一个神话。

Chris:那么解决方案就是要有一个更动态的系统,让人们的汽车更智能,只在电网方便的时候才从电网中取电。

不,不幸的是,我们仍然在试图猜测人类的行为,他们会做什么。举个例子,直到最近我工作的地方,我可以在工作场所充电,也可以在家里充电。如果我可以在工作时充电,而且在工作时充电可能更便宜,我就不会在家里充电了。我可能想去一个仿造的加油站,那里有电动油泵,这样我就可以快速充电了。我去超市的时候可能会加满。我们现在的情况是,我们正在迅速改变充电方式;存储充电、快速充电、快速充电,电池容量一直在增加,续航里程也在增加。所以我们现在要做的是猜测3500万从未开过电动汽车的司机会怎么做。所以现在的技术已经改变了,我第一次买车的时候我知道罗伯特·卢埃林得到他的第一辆聆风,如果幸运的话我们可以开86英里,而不是200英里。所以我们一直在猜测如何把这些基础设施建起来,形成一个网格,不知道人们会用他们从未有过的技术做什么。

克里斯-罗伯特,你们对此有什么看法?

罗伯特:我的经验是,当我2009年第一次拥有一辆电动汽车的时候,在赛伦塞斯特的三菱总部,有一个锁着的门后面有一个快速充电器。那是全国唯一的一家。它很少奏效。说明书是日文的。去使用它是一种非常滑稽的体验。这太荒谬了。科林说现在有多少人有成千上万的人。这里的Gridserve公司,正在安装数以万计的充电器,目前它们是触摸支付的,但他们现在有了一个系统,你只要把电缆提起来,放在车里,车就开始充电了,你什么都不用做。它必须是这样的。如果不是这样,它就不会起作用。 It's got to be frictionless. And that's the point I think. The point is that the painful process we've been through up to this point, of working out how to operate a charging network that can make money for the people who put it in, but is reliable and predictable, and when you're driving along you can see that there are chargers available at the location you're aiming for, but also really, really important: I rarely use the public charging network. Really once or twice a month. And I drive a lot. I drive way above the average mileage because I drive all over this country to film things. So way, way more than most people do. When I do go on longer journeys, they are really long. I'm talking thousands of miles and it's easy. It's boring, it's tedious, and my bladder needs to stop far more often than the car.

克里斯-那花的时间呢?我不是说膀胱排空。我是说,给车充电。我的意思是,如果你确实需要经常上厕所,这可能是一个优势,但这是另一个问题,不是吗?充电所需的时间。

罗伯特-所以所有这些东西的速度都会很快变快。350千瓦的充电器,目前在英国唯一可以使用的汽车是保时捷泰肯,它超过十万磅。但它可以充电,当我第一次把其中一个插入一个350千瓦的充电器时,它在一分钟内增加了22英里。因此,这种收费水平是我们在未来五年内将会看到的。所以到2030年,我认为一个非常关键的时刻,就是电动汽车除了载着我们到处跑之外,还有什么作用。现在我们有汽油车和柴油车,我们会坐在里面开着它们。我们有95%的时间都停在那里。如果你有一辆电动汽车,你可以用它来驱动你的房子。如果你不这样做,如果你没有把你的房子卖掉,你可以帮忙把电网关掉,然后拿钱。因此,有一系列的技术,将会对我们的社会产生巨大的影响,而且是非常有益的影响。

夏威夷水下岩浆流

熔岩是湿的吗?

莎莉·勒·佩奇采访了牛津大学的地质学家布鲁克·约翰逊,以了解更多……

布鲁克:字典对“湿”的定义是“被液体覆盖或饱和”,当你想到水时,这是有道理的。如果你在淋浴时打开水龙头,你肯定很快就会被淋湿。如果你看过熔岩的视频,你就会知道它有多稀。它看起来确实像液体,但熔岩实际上并不是液体。熔岩是熔化的岩石它更像是一种非常粘稠的固体。像太妃糖一样,但加热到1000度,由矿物质制成。

莎莉-嗯,想象一座火山喷出了大量的太妃糖……

布鲁克:所以,在严格的定义中,熔岩不可能是湿的,因为它不是液体,它不能使物体变湿或饱和。如果你看一个东西被扔进熔岩的视频,它不会“飞溅”和下沉,而是“砰”的一声,然后爆发出火焰。

我可以肯定的是,我刚刚花了太多时间看人们把随机物体扔进熔岩的视频,它们确实会砰的一声爆炸成火焰。

布鲁克-熔岩是由矿物质组成的,矿物质是天然存在的无机固体材料,具有明确的化学成分和明确的晶体结构。这意味着水冰是一种矿物质,这意味着水是一种熔岩。

莎莉,我要重复一遍,因为这太令人兴奋了。冰符合矿物的定义。所以根据定义,水是一种熔岩。水就是熔岩。我的大脑突然爆发了。

布鲁克:按照这个逻辑,你可以把这个问题重新表述为“水是湿的吗”,这是一个我认为没有人能回答的哲学问题。那么,熔岩是湿的吗?通常不是,但有时也可能是水。

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评论

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熔岩是湿的吗?
我必须听三遍,然后再读一遍稿子。
说熔岩不是液体或由矿物质构成是不正确的。
熔岩是一种液体,通常含有夹带的固体颗粒。固体颗粒是由液体结晶而成的矿物质,加上一开始就没有融化的难熔矿物。
随着熔岩冷却,它通常会变成矿物质和玻璃的混合物。玻璃是一种没有晶体结构的材料,因此不是矿物。事实上,科学还不清楚玻璃是液体、固体还是介于两者之间。

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