十年磨一剑

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  创意萌生的土壤
  二十世纪八十年代,人类社会的生态和能源消耗力就已经超过了地球的承载均衡点。1984年,英国科学家首次发现了南极上空的臭氧空洞,地球的保护层在人类毫无节制的活动下遭到破坏,为全世界敲响了警钟。然而现代工业社会正是建立在人类依靠工业提高社会生产力的基础上,现实是我们离不开汽车,也离不开机床。每一年,全球的石油消耗量都在逐渐攀升,据经济学家和科学家的普遍估计,到本世纪中叶时,石油资源将近开采殆尽。如果届时新能源体系尚未确立,一场史上最严重的经济和社会危机将席卷全球,甚至可能引发能源争夺的战争。
  二十世纪九十年代开始迈入市场竞争的中国经济,其持续的高速发展带动了能源消耗量的急剧上升。自1993年起,中国就由能源净出口国变成净进口国,能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口,其中,石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾已经成为中国能源安全所面临的最大难题。然而眼前的现实是,仍处在发展中的中国难以骤然减少能源的需求量,拿汽车举例,从2001年入世之后,中国汽车销量占全球汽车销量的比重,从4.27%增加到现在的25%左右,并且据中国汽车工业协会估计,此比重还将继续增长。
  不再是梦想
  2000年的中国,当普通人还在为汽油价格从2块3毛8一升涨价到2块4毛7叫苦的时候,一些科学家却将眼光放到了更长远的地方——如何开发和利用丰富的自然资源,大力发展清洁能源,在解决能源紧缺状况的同时,还能起到改善生态环境的效果?此时此刻,空气能源跃入人们的视线。而如何能将这种取之不尽的清洁能源转变为可以利用的巨大动力,进而取代石油成为汽车的发动机能源,成了众多研究人员都一心希望能解决的问题。
  怀揣着痴人说梦一样的构想,2000年到2002年,祥天集团的15名研发人员从四川成都出发,踏上了他们寻找答案的旅途。这两年的时间里,他们居于中国西南一隅,开始进行空气动力机研发的初步设计实验。2003年,公司迁至山东,研发人员20名,开始着手空气动力样机的初步制造。经过6年多的努力,祥天集团的研发有了重大突破。2007年,公司在天津开始制造样机原型。全体科研技术专家教授,与国内著名高等院校合作,攻克重重难关,从测试试验,到制造定型,创立行业标准,再到产业化推广,突破重重技术壁垒终于取得成功。世界领先中国首创,申报千余项,已获近百项专利,并申报获得国际PCT发明专利。
  例如,祥天集团开发研制的双螺杆式空气压缩机RCZ-050A,功率44千瓦,能压缩空气将电能转化空气能,同时无噪音、故障发生率低、维护简单易操作、安全稳定、移动灵活,能够为高压气罐组蓄能、为空气动力汽车提供续航动力。这项发明多次获得了《国家实用新型》专利证书(八项外观专利证书、四项实用新型专利证书、一项计算机软件登记证书)。这一成果在中国的诞生,扭转了高压空压机依靠进口的局面,摆脱了国外在该领域技术垄断的困境。此高压空气螺杆压缩机噪音小、排量大、压力高、维修保养成本低、寿命长,是值得信赖的新技术产品。
  2010年,祥天集团研发的空气动力机第一次亮相第十三届“中国北京国际科技产业博览会”,便震惊了世界各界人士。十年默默无闻的艰苦付出,让今天的祥天集团站到了聚光灯汇聚的舞台中央。在2008年到2011年当中,公司投放研发资金约3亿,用于设计多种样机和机车改造定型,并连续参加了十四、十五届科博会。
  2012年,祥天集团的“空气能源核心动力”技术实现重大突破,制定了“空气能源核心动力”行业标准。现在公司主要研发创造的产品包括:综合自然能源风塔发电站系列;空气动力发电机组系列;空气动力大中小巴系列;空气动力汽车发动机系列;空气动力船舶发动机系列;空气动力高铁发动机系列;空压机零配件等七大系列。
  真正利用好“空气能源”
  其实,针对空气能源核心动力这项技术,国外也曾有过类似的发明,但是他们是结合汽油和空气于一体研发的,主要是在利用空气动力发动机系统的同时给汽车加装一套小型汽油发动机动力的空气压缩机系统,这样的话,在汽车的行驶中,可以边行驶边充气。消耗一定量的汽油,对空气的污染相对比汽油、柴油发动要小的多,但还是不能达到零污染、零排放。
  要利用原始能量支持系统运行,这个原始能可以是太阳能、风能、磁能、势能等等。能量转换存储的方式虽然有很多种,但都是慢速充盈,尤其电池类的能量存储方式,在一定的时间内存储大电流根本做不到。但是压缩空气却可以快速将剩余能量存储和提取,这就为空气动力的可行性奠定了条件。气体和液体的异稳现象早在1897年就被法国科学家发现,将多种气体在常温下加压达到一定压力,加热释放后,有效做功体积大于原始加压、加热功耗。但当时这一发现得不到科学技术的支持,空气中的气体成分无法完全分析,气体加热系数不详,无法正常利用。于是这一发现被人们遗忘了100多年。
  祥天空气动力技术就是根据热力学“熵增原理”的综合利用,把空气多种特性整合,并研发出“压缩空气高温膨胀液”快速有效提高空气加热膨胀系数。根据实验得出:气体膨胀参数,空气加热 273度,膨胀体积1倍;压缩空气高温膨胀液,空气加热150度,膨胀体积1244.69倍;继续加热430度,膨胀压力15MPa;压缩空气高温膨胀液有色无毒液体。利用原始能量压缩空气,推动发动机运行,发出30—50KW电力,供给“螺旋涡流式空气加热”装置,3秒内将压缩空气加热到430度,用高压喷射技术注入压缩空气高温膨胀液,气体压力迅速膨胀1244.69倍,此时发动机气缸活塞压力15MPa,这个压力超过了原始动力气压几十倍,“螺旋涡流式空气加热”装置消耗30KW功率,在这个系统中就是释放物理能的自功耗30%,好比内燃发动机化学能转换必须消耗30%应力功。
  让汽车不喝汽油,喝口气
  祥天集团研发的这款新能源发动机,正是利用电能对空气进行高压,从而使其转变为空气能,再利用这种空气能产生机械能,最终转化为驱动能,驱动汽车行驶,完全不用耗油,真正做到了零污染,零排放。而电能主要来源于祥天集团的空气动力发电机组风塔发电站。
  风塔发电站采用烟囱效应即热敏效应和风洞效应,配合太阳能发电板预热,让热气流在风道井里形成龙卷风作为动力,驱动N组涡轮涡扇发电机组发电。不仅每小时发电量约3.5万度,全天候发电,安全稳定持续输出工业和民用用电,并设有剩余电能储存设施。整个过程无碳排放,不燃烧,整个发电系统运行过程属物理做功现象。风塔发电站不仅占地面积小,不用建设煤渣堆放场,而且适用广泛。发电站大小规模可根据当地企业和民用需求而定,无需建设高压线塔架,节省投资,特别可以解决海岛、边防哨所、矿山、偏远地区、机关、学校用电,以及医院双电源的特别需求。
  使用这款空气动力发动机的新能源汽车不需要燃油、不燃烧、无需电路点火、零排放、动力强劲、保养简便费用低、故障率低。行驶距离在200公里左右,时速可达140公里,加气时间3-5分钟,加一次气续驶里程达到200公里以上,百公里行驶费用低,经济效益高。而空气动力发动机应用领域广泛,从家用汽车、商务汽车、中型旅行客车到公交汽车、叉车、军用车辆。其中,空气动力小巴和中巴等空气动力试验汽车已经开发研制成功,完全使用压缩空气做为主动力源的发动机驱动整车,并能实现远距离续航。如今,“让汽车不喝汽油喝口气”的构想已不再是痴人说梦,而成为了真正可行的现实。
  此外,公司还研发并制造了空气加气站、空气动力高铁发动机、空气动力船泊发动机,都可以达到以空气动力物理机械做功,不需要燃油、不燃烧、无需电路点火、零排放、故障率低、动力强劲、保养简便费用低等要求。祥天集团通过挖掘能量的最大转换利用值,向全社会提供一种低碳环保、高效廉价的清洁能源,实现低能耗、绿色零排放的目标。为解决世界能源危机、环境危机,提高我国社会生产力与推动经济发展做出了积极贡献。
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