火災(zāi)的發(fā)生，讓我們重新思考高效的電氣化（1）

穴居人發(fā)現(xiàn)了火，而人類通過發(fā)明來進(jìn)化這一發(fā)現(xiàn)，為我們照亮道路、烹飪食物并讓我們保持溫暖。但現(xiàn)在，我們都同意我們需要改變我們對(duì)能源的看法：它是如何產(chǎn)生、使用的，如何提高效率。近幾十年來，許多進(jìn)步包括來自可再生能源的清潔能源、以前依賴燃燒燃料的事物的電氣化以及對(duì)能源效率的關(guān)注。隨著我們向萬物電氣化邁進(jìn)，人類與火的這種親密關(guān)系將會(huì)消失，因?yàn)槲磥砣祟悓⒖床坏矫骰?。這是一個(gè)相當(dāng)大的偏離!當(dāng)前這一代工程師將不再需要火。

讓我們從脫碳開始，從人類燃燒的悠久歷史開始，以及我們未來的發(fā)展方向。您認(rèn)為什么是大事，哪些是促成脫碳的大趨勢(shì)?

化石燃料甚至可再生可燃燃料的使用自古以來就一直伴隨著我們的物種。隨著我們進(jìn)入這個(gè)萬物皆電的時(shí)代，工程師們當(dāng)然需要關(guān)注的大趨勢(shì)是我認(rèn)為非常非常明顯的其他大趨勢(shì)。它們是風(fēng)力渦輪機(jī)。你到處都能看到它們，太陽能農(nóng)場(chǎng)，電動(dòng)汽車。這個(gè)周末我參加了一個(gè)貿(mào)易展，人們?cè)谡故倦妱?dòng)飛機(jī)。

因此，我認(rèn)為人類所做的幾乎所有事情都不再需要火了。這就是為什么我們?cè)诿撎挤矫嬗懻撨@個(gè)問題，但它的本質(zhì)是人類，我們的物種與火的親密關(guān)系在大約三百萬年后即將結(jié)束。我稱之為大趨勢(shì)。

除了我們將火浪漫化的方式之外，當(dāng)我們想到燃燒過程是多么低效時(shí)，這絕對(duì)是不費(fèi)吹灰之力。當(dāng)我們?cè)噲D獲得光時(shí)通過熱損失的能量或當(dāng)我們?cè)噲D獲得熱時(shí)通過光損失的能量。它變得非常明顯;事實(shí)上，如此明顯，以至于連政界人士都在關(guān)注。我想談?wù)勔恍┝⒎ㄅΓ磳⒌絹淼谋O(jiān)管變化，特別是在美國(guó)和英國(guó)，它們推動(dòng)了高效電氣化的緊迫性。

我無法想象如果不逐步淘汰白熾燈泡，我們會(huì)看到 LED 燈泡的成本像過去幾年那樣大幅下降，我認(rèn)為政府在那里的努力確實(shí)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)對(duì)消費(fèi)者來說更快捷、更實(shí)惠。如果沒有這個(gè)，我無法想象我們會(huì)如何到達(dá)這里。

用電助你旅行的概念很好理解。在日本和中國(guó)都有子彈頭列車，可以非常高效地運(yùn)送很多人。我們現(xiàn)在談?wù)摰碾妱?dòng)汽車是那種帶有動(dòng)力的電動(dòng)汽車。火車，你從第三條軌道或架空受電弓或類似的東西獲得動(dòng)力。但我認(rèn)為攜帶電池的電動(dòng)汽車是創(chuàng)新，這是由電池行業(yè)推動(dòng)的，它再次受到半導(dǎo)體行業(yè)的推動(dòng)，包括寬帶隙材料、碳化硅、氮化鎵，然后是 IGBT 等較舊的技術(shù)。我很想多談?wù)剬拵额I(lǐng)域的重大創(chuàng)新。讓我們深入了解一下吧!讓我們談?wù)勎覀兪侨绾巫叩竭@一步的，從硅開始，然后再轉(zhuǎn)向我們目前正在使用的替代技術(shù)。

所以我想應(yīng)該是在 10 或 15 年前，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)碳化硅二極管上市時(shí)。因此，我認(rèn)為碳化硅作為一種材料組合已經(jīng)相當(dāng)成熟。它比硅更好，并且對(duì)于相同的特定 IDS 具有更低的電容。這意味著您可以切換它而不會(huì)因?yàn)檫@樣做而受到懲罰。這就是您從碳化硅中獲得的根本好處。

然后就在最近，在過去的五年或更長(zhǎng)的時(shí)間里，氮化鎵開始發(fā)揮作用。那是一種完全不同的技術(shù)。它是一種與碳化硅不同的開關(guān)結(jié)構(gòu)。而且更好。幾乎在所有方面都更好。我認(rèn)為它的方式是能量預(yù)算。你環(huán)顧四周，然后說，嗯，硅，有很多。它是海灘上的沙子、碳、碳化物。這是一種容易獲得的化學(xué)品。當(dāng)你開采鋁時(shí)，即使是鎵也或多或少是免費(fèi)的。氮化物，氮，無處不在。這些材料都不是特別的。那么，他們?yōu)槭裁匆冻鋈魏未鷥r(jià)呢?

嗯，它不惜一切代價(jià)，因?yàn)槟惚仨毻度刖硖釤捄图庸に鼈?。事?shí)證明，氮化鎵在加工過程中的能量預(yù)算比碳化硅低得多。因此，最終，對(duì)于您想做的任何事情，氮化鎵都是一種更具成本效益的技術(shù)。問題是，它可以做到嗎?事實(shí)證明，碳化硅在高壓下工作得非常好。氮化鎵從低電壓開始，然后逐漸升高。