NASA噴氣推進實驗室的科學家做了一個溫差發電電池

早在1989年，海洋學家亨利·斯圖梅爾（Henry Stommel）就設想了由可再生能源提供動力的水下機器人來對海洋進行勘探的美好未來。

Stommel沒有想到的是，二十多年後，Seatrec的創始人趙䁺（Chao Yi）已經把他願景的1/2變成了現實：水下可再生能源，不過這花費了趙博士十多年的時間。

趙博士畢業於普林斯頓，在NASA JPL擔任科學家十八年。是的，就是那個錢學森參與創辦的美國國家航空航天局（NASA）位於加州理工學院的噴氣推進實驗室。

實際上，趙䁺研究的的溫差發電技術就脫胎於加州理工的NASA JPL，在2005年前後，他在NASA JPL就開始了溫差發電（TREC，The Thermal Recharging）電池技術的研究。

矽谷密探獨家專訪了Seatrec的創始人兼CEO 趙䁺，獨家揭秘這項黑科技。Seatrec目前在矽谷一家幫助深科技項目融資的金融平台Propel(x)上進行股權眾籌，彼得.泰爾基金Peter Thiel Foundation的突圍實驗室（Breakout Labs）和Google的執行主席施密特的Schmidt海洋技術基金都參與了投資。

溫差發電？

作為星際迷航冬粉的探長，看到Seatrec首先想到的就是星際迷航(Star Trek)，趙博士本人也是科幻小說迷，不知背後是不是也有海洋迷航這層意思。不過Seatrec背後的故事真的和海洋漫遊有關！

在加州理工學院的噴氣推進實驗室工作時，趙博士的工作職責之一是使用衛星研究世界海洋的流動和健康狀況。然而，隨著研究的進行，趙博士越來越憂心的卻是電池壽命。

他的團隊將電池供電的感測器放在海洋中來檢查衛星接收到的數據。這些感測器都靠一次性的鋰電池供電，而數以萬計的感測器和載體在電池耗盡后被拋棄在了海底。

這是一件多麼諷刺的事情啊！為了研究海洋的健康狀況，卻同時在這個過程中製造海洋電子垃圾 -- 那些被拋棄的感測器和載體。

為了解決這個問題，趙博士和他的團隊開始了溫差發電（TREC，The Thermal Recharging）電池技術的研究。TREC電池的工作原理大致是：利用溫差使得相變材料發生相變，相變的過程將熱能變成體積變化，產生壓力差從而發電。

海洋水溫隨著深度增加而遞減，例如500米深的海水可能比水面溫度低攝氏10度，溫差發電技術是水下可再生能源的極佳選擇。

在此之前，大溫差（高於20攝氏度）的溫差發電技術早就存在，但他們首次實現了10度溫差發電下的高效率能量轉換，趙博士和他的團隊做了大量的工作，經過四年多的努力，取得了兩項專利成果。

科學驗證

2009年，趙博士及其所在加州理工的團隊需要證明他們在TREC電池原型方面的四年工作並沒有被浪費。然而把專利轉化為在海洋中測試過的真實設備也是一個真正的挑戰。

在加利福尼亞大學聖地亞哥分校的斯克里普斯海洋學研究所的支持下，TREC小組在夏威夷租了一艘船，將TREC電池連接到水下機器人。被稱為「SOLO TREC」的測試目標是讓機器人連續工作三個月，完全由TREC電池供電。

這款水下機器人高約兩米、重183磅(84公斤)，外觀酷似一個巨大的氧氣筒，內置計算機、GPS及衛星通訊設備，浮上水面時能自動鎖定衛星，記錄機器人的位置並傳輸數據。由於深藏水下，機器人本身是感測及監測器，能為海底偵察及科學研究提供數據，由於是無人駕駛、零污染、依靠海洋熱能驅動，這款機器人有極高的科研價值及軍用潛能。

當機器人從較冷水域浮到較暖水域時，體外十根管子內的蠟狀物質（相變材料）會受熱而融化膨脹，向機器人體內存儲的油狀物質加壓，定期驅動液壓發動機，給電池充電。機器人內部有兩塊充電電池，當一塊電池耗電工作時，另一塊蓄電，兩塊電池在計算機操控下可替換工作。

經過首輪3個月的海上測試，這款機器人已成功完成300多次潛水試驗。最後TREC電池持續工作時間不是3個月，而是持續了18個月，成功的完成1000多次潛水試驗。

這個試驗也讓TREC團隊（后組建了Seatrec公司）意識到TREC電池作為水下可再生能源的真正潛力。

廣闊的市場

SOLO TREC科研樣機測試成功后，Seatrec繼續開發和生產商業樣機。

目前絕大部分的海洋探測設備都是一次性的，因為他們的回收成本遠遠大於購買成本，所以延長海洋設備的壽命就意味著巨大的經濟利益。有不少公司從海面上提取再生能源，比如風能，太陽能和波浪能，但海下可再生能源的公司鳳毛麟角。

Seatrec目前的技術可以能給海上設備增加10倍以上的壽命，不僅僅意味著巨大的經濟效率，也有很大的環保價值。

另一方面，過去由於由於電池壽命原因不能做到的事情，可以利用他們的技術來實現。這意味著Seatrec不僅可用於現有的存量市場，還可用於拓展新品類。趙博士表示，他還希望通過他們的努力將海下無人機進入民用領域。

Seatrec的客戶將包括大部分要對海洋進行探測的單位，包括政府科研和國防部門，石油公司等。大部分水下設備都需要電池，而這些都是Seatrec的潛在市場。

Seatrec和海洋巨頭海鳥公司開展合作，進入水下無人機市場，提供水下無人機電池的技術授權，未來也將開展租賃和更多服務。

趙博士對矽谷密探表示，他們願景是將海洋領域的先進技術帶到民用領域，同時對地球的環境保護負責。

Seatrec的征途是汪洋大海，去實現海洋學家亨利·斯圖梅爾（Henry Stommel）1989年設想的由可再生能源提供動力的水下機器人來對海洋進行勘探的美好未來。

Seatrec目前正在融資，有相關資源並對其感興趣的投資人，歡迎添加探長微信與我們聯繫，我們會幫您對接Propel(x)（請務必註明您的機構名及職務！！）

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