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超导体可以在没有任何阻力或功率损失的情况下导电,并且它们可以毫不费力地使磁铁悬浮在它们上方。这些特性将使超导体可用于高速火车或长距离电力传输,但有一个明显的问题除外:超导体只能在低温下工作,即零下一百多度。

这一要求使得建设超高效电网或高速铁路网络非常昂贵。也就是说,除非超导体网络可以同时完成这两项任务。

在 AIP 出版社的 APL Energy 中,来自休斯顿大学、Adelwitz Technologiezentrum GmbH 和莱布尼茨固态与材料研究所的研究人员开发了超导高速公路的概念验证,该高速公路可以运输车辆和电力,冷却必要的超导体液态氢管道。

大多数磁悬浮设计的特点是车辆内部的超导体悬浮在磁轨上方。作者决定将这种安排颠倒过来,将超导体放在地上,并给每辆车一个磁铁。结果是一个具有多种用途的系统,将其置于可承受范围内。

“超导体悬浮磁性车辆,而不是磁悬浮超导车辆,可以提供额外的好处,例如电力传输和存储,”作者 Zhifeng Ren 说。“我们开发了一种新的超导系统,可以传输和存储大量能量,还可以以至少每小时 400 英里的速度运送人员和货物。”

他们的设计解决了用液态氢管道冷却超导体的问题。氢气是一种很有前途的清洁燃料来源,但存在复杂的处理问题:它在室温下是一种气体,因此运输和储存氢气要么涉及危险的加压罐,要么涉及成本高昂的低温。在团队的提议中,冷却超导体的成本和运输氢气的成本变得相同。

在实验室中使用比例模型,他们证明了这些应用程序可以共存,现在他们希望建立一个全面的演示。作者设想他们的系统将位于现有高速公路下方,以利用当前的基础设施。

“人们可以随时开车进入超导高速公路,无需等待火车或飞机,并且改造现有高速公路意味着不需要为轨道征地,”任说。“有了足够的财政支持,我们可以在相对较短的距离内建立一个工作系统,比如从休斯敦到奥斯汀。”

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