【编者按】2011年7月14日，2011第八届中国（长春）国际汽车博览会（长春车展）盛大开幕。搜狐汽车作为本届车展官方合作伙伴，派出了强大的记者团队全程进行报道。7月16日，中国长春先进车辆与集成技术国际论坛成功召开。在此次论坛中，台湾清华大学教授洪哲文做了演讲。
台湾清华大学教授洪哲文：大家好。非常荣幸能够来这里跟大家交流。
能源是可以转换的，这是能源转换的公式。想减少能源的消耗，我们可以使用燃烧，可以将化学能源转化为热能源。我们使用发动机、涡轮机能够将它转换为旋转能源，之后也可以将它转换为能源车辆。
同时，我们也可以将电力转换成热能源，也可以将能源转化为化学能源，比如说电池。我们也可以进行反向的推算，可以将电子能源转换为电池。可以将机械能源转换为电动汽车。这是一种非常典型的电动汽车原理。
当我们提到绿色能源的时候，第一个原则是量子颗粒理论。它也是一种可以保存的特性，它的潜力和动力学的能源是可以进行转换的。这里是传统能源、这里是转换函数，最终得出来的就是可再生能源。我们可以将光伏转换成为电子能源。我们也可以将电子能源通过LED转换为光伏。也可以将光伏使用太阳能加热器对其进行转换。之后也可以用倒退的方式转换为热电子能。
这里我们称之为绿色能源车辆，我主要负责两个功能，绿色能源实验室、分子能源实验室。我们的工作是将能源进行转换，在这个过程中不产生任何污染。从量子到纳米到微即，到Meso，再到宏观的级别。对燃料电池和电解进行转换。在这里，我还负责我们另外两个实验室。主要是负责生物光子的转换。我们的目标是将绿色能源车辆的设计和智能车辆成为现实。我们研究领域生物太阳能电池、OLED、空气调节系统、插入式混合电动车辆的设计，个人移动电子车辆，包括燃料电池，加上电池的组合。
对于所有的研究都是基于共同的基础之上的，比如说Macro—Scale的模拟、之后还有一些持续例子的研究。我们也可以来做微观层面的模拟，包括LBM的模拟、电池的模拟。还有AMD的研究、DSI和MD的研究，还有光子的研究，以及质子的研究，最后会有量子级的研究。
这是我们光子的研究，整个研究体系是由低到高一个非常完整的体系。这是我们传统的燃料电池、锂电池、常规电池，及电容器的研究。还有一些燃烧的发动机，比如说涡轮增压的发动机。对于我们来说，这些发动机会产生一些非常严重的空气污染的问题。我们也正在努力，希望能够研制出来更多燃烧的发动机，另一方面减少对环境的污染。
下面我们跟大家举一些例子，我们在研发一种低温、多维度的模拟器，主要目标是利用这种模拟器进行电池燃料的设计。首先我们开始了量子的模拟，我们对于这些量子的颗粒进行模拟。我们也对于分子进行模拟。通过这种分子模拟对于整个特性进行估计之后，我们也会对于整个底线进行分析，性能条件的预测，我们可以对于不同模拟情况的效果进行衡量，来进行测试。这是我们使用的一种最为常规的方法，这是量子级的模拟，这是杜邦的膜产品。它是一种基于蔡丸基础的模拟。我们使用了这种技术来做模拟。我们通过模型的设计进行分析，SPEEKE可以最大限度的降低H3的含量，我们也对H3O和H2O的含量进行对比。最为重要的就是，在理论设计的过程中，我们需要了解的是氧的还原，SNT的表面在原来电池、电级的还原。我们很难对这些氧分子进行分离，我们也在这里对氧进行了还原的分析，我们可以通过SNT表面动态的模拟，也可以来使用这种模式，在燃料电池阴级上使用的分析模式。
气泡的去除也是我们在实验电池时候非常重要的一个步骤。我们可以使用TLBM的模型进一步的控制泡沫的密度。我们也可以使用几何效率来控制泡沫。我们到了系统动态和控制，因为在这里大家可以看到，对于我们来说，每一个组件的控制不是最重要的，最重要的是对整个系统实现状态的控制。对空气的输入、氢的流动、H2O、尾气的排放，所以我们需要一个中央控制单元来设计整个电源的体系。这是一个非常典型的例子，是关于车辆动力总成的典型示意图。我们也可以使用线性的公式来进行计算。做模型的线性化，而且了解频率的响应度。我们使用这种超级变容器会有几个优势，也会有劣势，劣势就是对于一个单元来说，电压过低，而且它有很高的自我放电的情况。
这是使用NCP的方法来用增压器，检查整个模型频率的响应情况。这个区域是温度的变化，对于工作的温度来说，主要是一部分会受到影响，这部分是相应频率变化最大的一块区域。这是EPA的数据，使用燃料电池，我们可以了解他的燃料电池车辆的时间，以及变化之间的比例。而且在这里可以看到，这是净值和需求值之间的变量。对于锂离子电池来说，我们都是用这种QMD的分子来建造锂电池的分的结构。之后，使用分子动态学的方法了解 PEO、PSO的分子情况。第一种是链条形式，第二种是环式。我们可以通过这样的分析了解整个电池动态的模拟。我们还在做动态建模的时候也使用了AC的测试。通过这样的测试来了解SOA的情况，电池的充电状态的情况。之后我们打造整个体系。我们也对于空调系统进行了整个测试。大家可以看到，这种空调体系是使用芯片作为关键组件，下面我们要做的就是来设计太阳能电池。我们目前还没有在我们实验室里面使用氧化硅，因为硅在我们的实验室里面还没有做相应的研究。我们主要使用的是DSSC的太阳能电池。在这里打造了我们自己的TiO2电池的设计。这是分子的动态学。之后我们得出了这样一个结论，主要的组件是LUMO、LOMO，还有Bandgap。我们在这里可以使用测量，了解他的VO、OO五，之后我们可以建造起他的Band Gap，我们可以知道他的颜色是怎么样的，可以对电极进行转换。使用同样的技术，我们也可以使用半导体的技术来做GaN，他会产生的颜色差异。这是叶绿素，我们可以了解它的状态，包括密度的状态，而且我们也可以来了解它的UV—VIS的光谱分布情况。
这是一个氢化的过程，我们加入氢化剂，根据不同太阳光的频谱来涵盖，我们也可以使用同样的技术，也可以来了解LED，可以生成不同的颜色，绿色和蓝色。这是半导体的热电子学的特性。这是现有的状态，在现有的状态中，最大的ZT是在这个比值的范围之内。它的最大值能够达到1。在这个研究中使用的主要研究技术就是使用技术来增加热的导电性。热的导电性在过去五年中已经做了研究。但是研究的净值并不是特别大。我们可以使用纳米技术将ZT提升到3到5之间。还可以使用纳米线圈的热电子发电机进行模拟。同时我们也能够了解光子的分布情况。这是我们在设计整个空调系统的时候采用的技术。除此之外我们还有高温的燃料电池，可以来打造我们的APU。 [page]
我们高温燃料电池的原则是基于传统的纳米模型，还有SIC的测试台，可以在这个测试台的基础上来对整个系统进行验证。我们也发明了SOFC的堆栈。可以对整个温度测试，还可以了解现有的密度。我们也会对于整个启动的控制进行测试。我们在这个地方实现了控制。使用了传统的PI进行控制。目前启动的控制的效果如何，我们目前看到是两分钟，火花提前100瓦。当然我们也做了更多的研究让它改进。这里我们介绍混合动力的摩托车。首先看到传统的混合动力的车辆中，我们基于长期的研究基础之上做了一些发展。你看到这样一个系统。这是传统的性能表现情况。一些引擎整个的流动建模和仿真的情况，我们使用了氢气作为原料。我们还使用了流体的视觉化的实验。这里是我们研究的分析。我们希望能够对于整个的停留时间和范围进行了描述。首先有一个验证的模型，包括K和S。这里有一个系统的集成，包括引擎动态的建模，这里针对不同的发动机，这里是端口发动机。
我被要求在我的演讲中给大家介绍一下我们在台湾的电池方面的发展。这里对于一些未来的预测，如果使用现在台湾电力发电的基础设施的基础为一个参考标准的话，你可以看到，现在的一个燃料电池的车辆与当前电站之间的表现。在台湾53%的电站都是火力发电站，这些发电站都能够产生非常多的温室气体。如果改用燃料电池，它可以对整个地区会产生非常重大的影响。我们当然也可以使用其他的降低二氧化碳温室气体的排放方法，氢气的使用我们也是做了一些改进。在全世界其他的国家，他们都在降低温室气体的排放。这是我们现在使用比较多的技术总结的情况。
最后，对我的演讲做一个小结，在绿色能源研究方面，首先我们从量子和纳米的级别做一些设计，这使用了现代物理学的经验。然后我们使用了一些先进的膜，做一些微形的或者是种型规模的设计。包括博斯曼的动力学原理，我们也将会从现代的科学进一步往下发展。在学术基础方面，我们看到二十世纪的时候通常都会向工程师谈到的是经典的物理生物化学方面的内容，包括以下的内容在大学里面也有销售。现在我们使用的是物理生物化学的技巧，我们将会实现这样一个转变。现代物理学、量子动力学、机械学，固态物理学等等这些内容。最后进行一些量子控制理论的研究。这些都是我们在整个研究中需要涉及的领域，就意味着我们从经典的物理化学向新现代物理化学转变。就需要我们涵盖各种各样的学科，成为真正强大的物理化学方面的研究。
提问：刚才我看您的报告是说研究新能源电池和生物电池。电池在我们应用方面的，你有没有关注到你制造的电池也可能会对环境造成污染，比如说生物电池、燃料电池的催化剂有可能也会对环境造成污染？
洪哲文：我们用基因改造去做这些东西，长期来讲还是有一些污染。虽然很新、很有用，因为高生物的东西都非常便宜，一个叶子可以拿出来就做太阳电池，价钱上会非常便宜。但是有一些不是空气污染，但是是生物的污染，那些东西要非常小心。这些设计我们可以做，但是如果要大量推广的时候我们要全面考虑一下。
提问：第一个问题跟刚才同学一样，是污染问题。第二，你们在处理电池污染方面有没有新的进展？
洪哲文：我们在用BOCO，我们用这个技术来解决。在学校里面我们没有做这么大，这里面我们主要专注在某几个领域。污染化就看你要怎么看。因为如果讲空气污染，这个大家都没有。能源方面，空气污染这个问题至少先解决掉。剩下的其他的污染，那个东西他肯定会产生另外一些问题出来。这要大量推广，还需要各个厂家来看看到底可不可以先防治，再来发展这个工业。
提问：洪教授认为电动车多长时间能够成为我们生活中的主体工具？
洪哲文：就是它的污染问题一定要先解决掉。FOCO已经没有问题，FOCO 很早就验证和传统的汽车，只比它性能更好，或者更省油。月现在的炼油厂来产生有害气体，他们现在还是会产生一些污染。所以问题必须要用别的方法来解决。一定要大量产氢的方法。全世界的问题都在这里，汽车工业也不是一天两天出来的。现在产生空气污染他是没有办法根本解决，所以现在全世界都在想，一个是能源的问题，一个是空气污染的问题。要把这两个问题都解决，所以为什么这个事情大家都在做。
提问：基于量子力学和分子力学能源的研究，你是用什么方法把分子结构这样一个层面和到最后的化学能、机械能这样非常宏观的联系起来？如果是基于分子结构或者是量子结构的模型，目前有什么方法能够说明这个模型和最后要达到的宏观能量能够验证，或者来证明？
洪哲文：我也是机械系毕业的，我拿到机械博士。如果你是做热传播、热流，把它解读非常仔细。这些都有一个基本假设，都是流动力学下的东西。这个东西有一个极限，到上世纪我们发展得非常好。但是到这个世纪，没有把这个用得非常好。传统上采用化工的，机械系，我们做传统的，机械是主流，但是现在等到这个东西出来的时候，你没有这些技术，可能会落后于人家，聪明的学生都不太跟我，他们知道这个很难，他们去找比较简单的老师。只要把数学弄好，再加上弄电脑，这是一个新的领域。如果用计算机模拟的方法把它做出来，就可以做好。能量能转多少就是多少，你都给算出来。把我们传统机械上所有的东西范围变大。但是基础理论就是要更深一点。所以传统上我们机械系修几堂课都修完了，我们现在全部变成正式的一门。五世我下个学期要开量子新学，最主要的也是希望把这个东西跟原来机械系所学的学问能够结合在一起。现在还没有完全结合好。我们希望学生来修课的时候，他以传统的知识加上近代的知识，自己在哪一种尝试自己去结合。这不是一两年就能够做出来，那个要非常创新、完整的结合。
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