The electricity powering the lights in this theater was generated just moments ago. Because the way things stand today, electricity demand must be in constant balance with electricity supply. If in the time that it took me to walk out here on this stage, some tens of megawatts of wind power stopped pouring into the grid, the difference would have to be made up from other generators immediately. But coal plants, nuclear plants can't respond fast enough. A giant battery could. With a giant battery, we'd be able to address the problem of intermittency that prevents wind and solar from contributing to the grid in the same way that coal, gas and nuclear do today.
คุณรู้ไหมว่า พลังงานไฟฟ้าที่ให้ความสว่างในห้องประชุมนี้ เพิ่งจะถูกผลิตขึ้นชั่วครู่นี้เอง เพราะว่าสิ่งต่างๆที่เป็นอยู่ในสภาวะปัจจุบันนี้, ความต้องการไฟฟ้าต้องอยู่ในสภาพสมดุลย์คงที่ กับกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ ถ้าในเวลาที่ผมเดินออกมาที่เวทีนี้, กระแสไฟหลายสิบเม็กกะวัตต์ที่ได้จากกำลังลม เกิดหยุดพัดเข้าไปในระบบ, ไฟฟ้าที่ขาดไปในช่วงนี้ต้องถูกสร้างขึ้นมาแทน จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอื่นทันที แต่โรงงานไฟฟ้าที่ใช้ถ่านหิน หรือนิวเคลียร์ ไม่สามารถตอบรับสถานการณ์ได้ทันที แต่แบตเตอรี่ยักษ์ทำได้ กับแบตเตอรี่ยักษ์, เราจะสามารถรับมือกับปัญหาเรื่องความไม่ต่อเนื่อง ที่หยุดยั้งพลังลมและแสงอาทิตย์ จากการส่งไปยังระบบ แบบเดียวกับที่ถ่านหิน ก๊าซและนิวเคลียร์ทำอยู่ในปัจจุบัน
You see, the battery is the key enabling device here. With it, we could draw electricity from the sun even when the sun doesn't shine. And that changes everything. Because then renewables such as wind and solar come out from the wings, here to center stage. Today I want to tell you about such a device. It's called the liquid metal battery. It's a new form of energy storage that I invented at MIT along with a team of my students and post-docs.
คุณคงเห็นแล้วว่า แบตเตอรี่นั้น เป็นกุญแจที่จะทำให้เครื่องทำงานได้ เมื่อมีแบตเตอรี่, เราจะสามารถดึงเอาไฟฟ้าจากพระอาทิตย์ แม้ขณะพระอาทิตย์ไม่ได้ส่องแสงแล้ว และนี่จึงเปลี่ยนแปลงทุกอย่าง เพราะเมื่อถึงเวลานั้น พลังงานที่นำมาใช้ใหม่ได้ เช่นลมและแสงอาทิตย์ ออกมาจากด้านข้างของเวที, มาอยู่ตรงนี้กลางเวที วันนี้ผมอยากจะบอกคุณเกี่ยวกับเครื่องมือที่ว่านี้ เรียกมันว่า แบตเตอรี่โลหะเหลว (liquid metal battery) เป็นรูปแบบใหม่ของการเก็บพลังงาน ที่ผมได้ประดิษฐ์ขึ้นที่สถาบันเทคโนโลยี่มิชิแกน (MIT) กับคณะลูกศิษย์ของผม และผู้ที่มาศึกษาต่อหลังจบปริญญาเอกแล้ว
Now the theme of this year's TED Conference is Full Spectrum. The OED defines spectrum as "The entire range of wavelengths of electromagnetic radiation, from the longest radio waves to the shortest gamma rays of which the range of visible light is only a small part." So I'm not here today only to tell you how my team at MIT has drawn out of nature a solution to one of the world's great problems. I want to go full spectrum and tell you how, in the process of developing this new technology, we've uncovered some surprising heterodoxies that can serve as lessons for innovation, ideas worth spreading. And you know, if we're going to get this country out of its current energy situation, we can't just conserve our way out; we can't just drill our way out; we can't bomb our way out. We're going to do it the old-fashioned American way, we're going to invent our way out, working together.
ปีนี้หัวข้อการประชุมของ TED คือ สเป็คตรัมเต็มๆ (Full Spectrum) พจนานุกรมอ๊อกฟอร์ดอิงลิช ให้คำจำกัดความของสเป็คตรัมว่า เป็น "ขอบเขตของความยาวคลื่นทั้งหมด ของการแผ่รังสีของแม่เหล็กไฟฟ้า, จากคลื่นวิทยุที่ยาวที่สุด จนถึงรังสีแกมม่าที่สั้นที่สุด ซึ่งขอบเขตของแสงที่มองเห็นได้ เป็นเพียงส่วนน้อยเท่านั้น" ผมไม่ได้มาที่นี่วันนี้ เพียงเพื่อบอกคุณว่า ทีมร่วมงานของผมที่ MITได้ดึงวิธีการจากธรรมชาติ เพื่อแก้ปัญหาหนึ่งที่ใหญ่ยิ่งของโลกได้อย่างไร แต่ผมต้องการไปให้เต็มรูปแบบ และบอกคุณว่า ในกระบวนการพัฒนา เทคนิคใหม่นี้, เราได้ค้นพบวิธีการที่ไม่เป็นไปตามทฤษฎี ที่ไม่ได้คาดคิดมาก่อน ที่สามารถใช้เป็นบทเรียนสำหรับวิธีการใหม่ๆ, แนวคิดที่มีค่า ควรเผยแพร่ออกไป และคุณรู้ไม๊, ถ้าเราจะพาประเทศนี้ ออกจากสถานการณ์พลังงานในปัจจุบัน เราไม่สามารถเอาตัวรอดโดยแค่เพียงประหยัด; เราไม่สามารถเอาตัวรอดโดยแค่เพียงขุดเจาะ; เราไม่สามารถเอาตัวรอดโดยการทิ้งระเบิด เราจะทำได้โดยใช้วิธีของอเมริกันแบบดั้งเดิม, เราจะแก้ปัญหาด้วยการคิดประดิษฐ์ขึ้นมา, ด้วยการทำงานร่วมกัน
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
Now let's get started. The battery was invented about 200 years ago by a professor, Alessandro Volta, at the University of Padua in Italy. His invention gave birth to a new field of science, electrochemistry, and new technologies such as electroplating. Perhaps overlooked, Volta's invention of the battery for the first time also demonstrated the utility of a professor. (Laughter) Until Volta, nobody could imagine a professor could be of any use.
เรามาเริ่มต้นกันเลย แบตเตอรี่ถูกประดิษฐ์ขึ้นประมาณ 200 ปีที่แล้ว โดยศาสตราจารย์คนหนึ่ง อเลสซานโดร โวลทา, ที่มหาวิทยาลัยพาดูอา ในอิตาลี สิ่งประดิษฐ์ของเขา ทำให้เกิดวิทยาศาสตร์สาขาใหม่ขึ้น, คือเคมีไฟฟ้า (electrochemistry) และเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า (electroplating) บางทีอาจถูกมองข้ามไป, การประดิษฐ์ของวอลทาเรื่องแบตเตอรี เกิดขึ้นเป็นครั้งแรกเช่นกัน การแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของศาสตราจารย์ (เสียงหัวเราะ) ก่อนหน้านั้นจนถึงวอลทา ไม่มีใครเคยคิดถึง ว่าศาสตราจารย์จะมีประโยชน์อะไรได้
Here's the first battery -- a stack of coins, zinc and silver, separated by cardboard soaked in brine. This is the starting point for designing a battery -- two electrodes, in this case metals of different composition, and an electrolyte, in this case salt dissolved in water. The science is that simple. Admittedly, I've left out a few details.
นี่คือแบตเตอรีเครื่องแรก-- กองเหรียญ, สังกะสีและเงิน, คั่นไว้ด้วยกระดาษแข็งเปียกนํ้าเกลือจนชุ่ม นี่เป็นจุดเริ่มต้น ในการออกแบบแบตเตอรี-- ขั้วไฟฟ้าสองขั้ว, ซึ่งในกรณีนี้ เป็นโลหะที่มีส่วนประกอบต่างกัน และสารละลายที่เป็นตัวนำไฟฟ้า (electrolyte) ซึ่งในกรณีนี้ เกลือที่ละลายในนํ้า ในทางวิทยาศาสตร์ เป็นเรื่องธรรมดาขนาดนั้น ต้องรับว่า ผมได้ทิ้งรายละเอียดสองสามอย่างออกไป
Now I've taught you that battery science is straightforward and the need for grid-level storage is compelling, but the fact is that today there is simply no battery technology capable of meeting the demanding performance requirements of the grid -- namely uncommonly high power, long service lifetime and super-low cost. We need to think about the problem differently. We need to think big, we need to think cheap.
ผมได้สอนคุณ ว่าศาสตร์ของแบตเตอรีนั้นตรงไปตรงมา และจำต้องให้ได้ระดับการผลิตที่คงที่ เป็นสิ่งที่จำเป็น, แต่ความจริงก็คือ ปัจจุบันนี้ เรื่องง่ายๆ คือไม่มีเทคโนโลยีแบตเตอรี ที่จะสามารถตอบรับ ความต้องการในการทำงานที่มากขึ้นของระบบ-- ซึ่งได้แก่ กำลังที่สูงผิดปกติ, ตลอดชีวิตของการใช้งานที่ยาวนาน ค่าใช้จ่ายที่ตํ่ามากๆ เราจำเป็นต้องคิดปัญหานี้ให้แตกต่างออกไป เราจำเป็นต้องคิดให้ใหญ่เข้าไว้, เราจำต้องคิดให้ราคาถูกเข้าไว้
So let's abandon the paradigm of let's search for the coolest chemistry and then hopefully we'll chase down the cost curve by just making lots and lots of product. Instead, let's invent to the price point of the electricity market. So that means that certain parts of the periodic table are axiomatically off-limits. This battery needs to be made out of earth-abundant elements. I say, if you want to make something dirt cheap, make it out of dirt -- (Laughter) preferably dirt that's locally sourced. And we need to be able to build this thing using simple manufacturing techniques and factories that don't cost us a fortune.
ดังนั้นขอให้พวกเราทิ้งรูปแบบที่ว่า ให้เราค้นหาโครงสร้างทางเคมีที่เจ๋งที่สุด แล้วก็หวังว่าเราจะไล่เส้นโค้งของราคาให้ลดลง โดยเพียงแค่ผลิตออกมากๆ แทนที่จะทำอย่างนั้น, เรามาประดิษฐ์ ให้ได้ราคาไฟฟ้าอยู่ในราคาตลาด ดังนั้นจึงหมายความว่า ธาตุในส่วนของตารางธาตุ เป็นอันว่าเข้าไปเอาไม่ได้ แบตเตอรี่นี้จึงจำต้องทำขึ้น จากธาตุที่มีอยู่มากมายในโลก ผมขอพูดว่า, ถ้าคุณต้องการทำอะไรสักอย่างที่ถูกมากๆ, ก็ทำมันขึ้นจากดินเสียซิ-- (เสียงหัวเราะ) และถ้าจะให้ดีควรเป็นดิน ที่หาได้ในท้องถิ่น เราจำเป็นต้องสร้างสิ่งนี้ให้ได้ โดยใช้เทคนิคและโรงงานผลิตแบบง่ายๆ ที่เราไม่ต้องใช้เงินจำนวนมาก
So about six years ago, I started thinking about this problem. And in order to adopt a fresh perspective, I sought inspiration from beyond the field of electricity storage. In fact, I looked to a technology that neither stores nor generates electricity, but instead consumes electricity, huge amounts of it. I'm talking about the production of aluminum. The process was invented in 1886 by a couple of 22-year-olds -- Hall in the United States and Heroult in France. And just a few short years following their discovery, aluminum changed from a precious metal costing as much as silver to a common structural material.
ดังนั้นประมาณหกปีที่แล้ว, ผมเริ่มคิดเกี่ยวกับปัญหานี้ และเพื่อที่จะนำทัศนวิสัยใหม่ๆมาใช้, ผมหาแรงบันดาลใจจาก นอกสาขาการเก็บกระแสไฟฟ้า จริงๆแล้ว ผมมองเทคโนโลยีหนึ่ง ที่ไม่ได้เกี่ยวกับการเก็บหรือผลิตกระแสไฟฟ้า, แต่เป็นเรื่องเกี่ยวกับการใช้กระแสไฟฟ้า, ในปริมาณที่มากมายเสียด้วย ผมกำลังพูดถึงการผลิตอลูมิเนียม เป็นกระบวนการที่ประดิษฐ์ขึ้้นในปี 1886 โดยคนอายุ 22ปี สองคน-- ชื่อ ฮอลล์ในอเมริกา และชื่อ เอียรูในฝรั่งเศส แค่เพียงไม่กี่ปีหลังการค้นพบของพวกเขา, อะลูมิเนียมก็เปลี่ยน จากโลหะมีค่าที่มีราคาเท่าๆกับเงิน ไปเป็นวัสดุสำหรับก่อสร้างธรรมดาทั่วไป
You're looking at the cell house of a modern aluminum smelter. It's about 50 feet wide and recedes about half a mile -- row after row of cells that, inside, resemble Volta's battery, with three important differences. Volta's battery works at room temperature. It's fitted with solid electrodes and an electrolyte that's a solution of salt and water. The Hall-Heroult cell operates at high temperature, a temperature high enough that the aluminum metal product is liquid. The electrolyte is not a solution of salt and water, but rather salt that's melted. It's this combination of liquid metal, molten salt and high temperature that allows us to send high current through this thing. Today, we can produce virgin metal from ore at a cost of less than 50 cents a pound. That's the economic miracle of modern electrometallurgy.
ตอนนี้คุณกำลังดูอาคารเซลล์ไฟฟ้า ของเครื่องถลุงแร่อะลูมิเนียมที่ทันสมัย กว้างประมาณ 50 ฟุต และถอยร่นลงไปอีกประมาณครึ่งไมล์-- แถวต่อๆกันของเซลล์ไฟฟ้า ซึ่งเมื่อดูภายในจะคล้ายกับแบตเตอรี่ของวอลต้า, แต่มีความแตกต่างกันอยู่สามอย่าง แบตเตอรี่ของวอลต้าทำงานที่อุณหภูมิห้อง ถูกติดตั้งด้วยขั้วไฟฟ้าที่เป็นของแข็ง และตัวนำไฟฟ้าที่เป็นสารละลายของเกลือกับนํ้า แต่เซลล์ไฟฟ้าของฮอลล์-เออโรล์ท์ ทำงานในอุณหภูมิที่สูง, เป็นอุณหภูมิที่สูงพอ ที่ผลผลิตของโลหะอะลูมิเนียมที่ได้เป็นของเหลว สารละลายตัวนำไฟฟ้า ไม่ได้เป็นสารละลายของเกลือกับนํ้า, แต่เป็นเกลือที่ถูกหลอมจนเหลว และมันคือ ส่วนผสมของโลหะเหลวนี้, ได้แก่ เกลือหลอมเหลวและอุณหภูมิที่สูง ที่ให้เราสามารถส่งกระแลไฟแรงสูงผ่านสิ่งนี้ได้ ปัจจุบัน เราสามารถผลิตโลหะบริสุทธิ์จากสินแร่ ในราคาที่น้อยกว่า 50 เซ็นต์ต่อหนึ่งปอนด์ นั่นเป็นความมหัศจรรย์ทางเศรษฐกิจ ของการถลุงแร่ด้วยไฟฟ้ายุคใหม่
It is this that caught and held my attention to the point that I became obsessed with inventing a battery that could capture this gigantic economy of scale. And I did. I made the battery all liquid -- liquid metals for both electrodes and a molten salt for the electrolyte. I'll show you how. So I put low-density liquid metal at the top, put a high-density liquid metal at the bottom, and molten salt in between.
สิ่งนี้เองที่ผมสังเกตเห็นและให้ความสนใจ ถึงจุดที่ผมเริ่มหมกมุ่นกับการประดิษฐ์แบตเตอรี ที่สามารถได้ถึงความประหยัดอย่างมหาศาล ในการลงทุนนี้ และผมก็ทำได้ ผมทำแบตเตอรีด้วยของเหลวทั้งหมด-- ใช้โลหะเหลว สำหรับขั้วไฟฟ้าทั้งสองขั้ว และเกลือหลอมเหลว สำหรับเป็นตัวนำไฟฟ้า ผมจะแสดงให้คุณเห็นว่าทำได้อย่างไร ผมวางโลหะเหลวที่มี ความหนาแน่นตํ่าไว้ด้านบน วางโลหะเหลวที่มีความหนาแน่นสูงไว้ด้านล่าง, และวางเกลือที่หลอมจนเหลวระหว่างกลาง
So now, how to choose the metals? For me, the design exercise always begins here with the periodic table, enunciated by another professor, Dimitri Mendeleyev. Everything we know is made of some combination of what you see depicted here. And that includes our own bodies. I recall the very moment one day when I was searching for a pair of metals that would meet the constraints of earth abundance, different, opposite density and high mutual reactivity. I felt the thrill of realization when I knew I'd come upon the answer. Magnesium for the top layer. And antimony for the bottom layer. You know, I've got to tell you, one of the greatest benefits of being a professor: colored chalk.
แล้วอะไรอีก, จะเลือกโลหะอะไร? สำหรับผม,การฝึกออกแบบ จะเริ่มตรงนี้เสมอ กับตารางธาตุ, ซึ่งได้รับการยืนยันจากศาสตราจารย์อีกคนหนึ่ง, ชื่อ ดิมิทรี เมนเดเลเยฟ ทุกอย่างที่เรารู้ ถูกทำมาจากส่วนผสม ของสิ่งที่คุณเห็นตรงนี้ และนั่นรวมไปถึงร่างกายของเราเองด้วย ผมจำได้ถึงช่วงขณะเวลานั้น ขณะที่ผมกำลังค้นหาโลหะคู่หนึ่ง ที่จะเหมาะสมกับข้อจำกัด ของธาตุที่มีอุดมสมบูรณ์ในโลก, ที่มีความหนาแน่นที่แตกต่าง และตรงกันข้ามกัน และมีปฏิกริยาซึ่งกันและกันสูง ผมรู้สึกถึงความตื่นเต้นที่รู้ว่า เมื่อผมรู้ว่าผมได้พบคำตอบที่ต้องการนั้นแล้ว แม็กนีเซี่ยมสำหรับชั้นบน และ แอ๊นทิโมนี สำหรับชั้นล่าง รู้ไม๊ ผมต้องบอกคุณ, ประโยชน์ที่ใหญ่ยิ่งอย่างหนึ่ง ของการเป็นศาสตราจารย์: คือชอล์กสี
(Laughter)
(เสียงหัวเราะ)
So to produce current, magnesium loses two electrons to become magnesium ion, which then migrates across the electrolyte, accepts two electrons from the antimony, and then mixes with it to form an alloy. The electrons go to work in the real world out here, powering our devices. Now to charge the battery, we connect a source of electricity. It could be something like a wind farm. And then we reverse the current. And this forces magnesium to de-alloy and return to the upper electrode, restoring the initial constitution of the battery. And the current passing between the electrodes generates enough heat to keep it at temperature.
เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า, แม๊กนีเซี่ยมจะเสียอีเลคตรอนไปสองตัว เพื่อกลายเป็นตัวไออ้อนของแม๊กนีเซียม, แล้วมันก็จะย้ายข้ามตัวนำไฟฟ้าไป, ยอมรับอีเลคตรอนสองตัวจากแอ๊นทิโมนี, แล้วเอาไปรวมกับตัวมันเพื่อให้เกิดโลหะผสม อีเล็กตรอนพวกนั้นก็ไปทำงาน ในโลกของความเป็นจริงข้างนอก, โดยการให้พลังงานแก่สิ่งประดิษฐ์ของเรา เมื่อจะชาร์จแบตเตอรี, เราก็เชื่อมแหล่งของกระแสไฟฟ้า อาจจะเป็น เช่น ฟาร์มที่ใช้พลังลม แล้วเราก็กลับกระแสไฟฟ้า และนี่จะบังคับให้แม็กนีเซี่ยม เลิกเป็นโลหะผสม และกลับขึ้นไปเป็นขั้วที่อยู่ด้านบน, กลับเข้าสู่ระบบเดิมของแบตเตอรี่ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านระหว่างขั้วสองขั้ว ให้ความร้อนพอที่จะให้มันมีอุณหภูมิพอเหมาะ
It's pretty cool, at least in theory. But does it really work? So what to do next? We go to the laboratory. Now do I hire seasoned professionals? No, I hire a student and mentor him, teach him how to think about the problem, to see it from my perspective and then turn him loose. This is that student, David Bradwell, who, in this image, appears to be wondering if this thing will ever work. What I didn't tell David at the time was I myself wasn't convinced it would work.
แจ๋วมากทีเดียว, อย่างน้อยที่สุดก็ทางทฤษฎี แต่มันทำงานได้จริงหรือไม่? ดังนั้น ต่อไปทำอะไร? เราไปที่ห้องปฏิบัติการ ผมจ้างมืออาชีพที่มีความชำนาญใช่ไหม? ไม่ใช่ ผมจ้างนักศึกษา และเป็นพี่เลี้ยงให้เขา, สอนเขา วิธีการคิดเกี่ยวกับปัญหา, ให้มองปัญหาจากทัศนะของผม แล้วก็ปล่อยให้เขาเป็นอิสระ นี่คือนักศึกษาคนนั้น ชื่อ เดวิด แบรดเวลล์, คนที่อยู่ในภาพนี้, ดูเหมือนจะกำลังสงสัยว่า ไอ้สิ่งนี้จะทำงานได้ไหม สิ่งที่ผมไม่ได้บอกเดวิดไปในตอนนั้น คือ ตัวผมเองไม่เชื่อว่ามันจะทำงานได้
But David's young and he's smart and he wants a Ph.D., and he proceeds to build -- (Laughter) He proceeds to build the first ever liquid metal battery of this chemistry. And based on David's initial promising results, which were paid with seed funds at MIT, I was able to attract major research funding from the private sector and the federal government. And that allowed me to expand my group to 20 people, a mix of graduate students, post-docs and even some undergraduates.
แต่เดวิดทั้งหนุ่มและฉลาด และเขาต้องการได้ปริญญาเอก, เขาจึงสร้างต่อ-- (เสียงหัวเราะ) เขาดำเนินการต่อจนสร้าง แบตเตอรีจากโลหะเหลวอันแรกขึ้น จากโครงสร้างเคมีนี้ จากผลงานเริ่มต้นของเดวิดที่สำเร็จอย่างดีนี้ ซึ่งได้รับเงิน จากกองทุนพัฒนาผลิตภัณฑ์ (seed fund)ของสถาบัน, ผมสามารถดึงดูดกองทุนวิจัยที่สำคัญ จากหน่วยงานเอกชน และจากรัฐบาล และนั่นทำให้ผมขยายกลุ่มของผมเพิ่มเป็น 20 คน ผสมกันทั้งนักศึกษาปริญญาโท-เอก และหลังจบปริญญาเอก และแม้กระทั่งปริญญาตรี
And I was able to attract really, really good people, people who share my passion for science and service to society, not science and service for career building. And if you ask these people why they work on liquid metal battery, their answer would hearken back to President Kennedy's remarks at Rice University in 1962 when he said -- and I'm taking liberties here -- "We choose to work on grid-level storage, not because it is easy, but because it is hard."
ผมสามารถดึงเอาคนที่ดีจริงๆมา คนที่มีความรู้สึกกระตือรือรันมากๆเหมือนผม เรื่องวิทยาศาสตร์ และการให้บริการกับสังคม, ไม่ใช่วิทยาศาสตร์เพื่อการสร้างอาชีพ และถ้าคุณถามคนเหล่านี้ ว่าทำไมเขาจึงมาทำแบตเตอรี่โลหะเหลว, คำตอบของเขาจะบอกให้กลับไปฟัง คำพูดของประธานาธิบดีเคนเนดี้ ที่มหาวิทยาลัยไรซ์ (Rice University)ในปี 1962 เมื่อเขากล่าวว่า--และผมขอเปลี่ยนแปลงตรงนี้หน่อย-- "เราเลือกทำงานเรื่องการเก็บระดับไฟฟ้าในระบบ, ไม่ใช่เพราะว่ามันง่าย, แต่เพราะว่ามันยาก"
(Applause)
(เสียงปรบมือ)
So this is the evolution of the liquid metal battery. We start here with our workhorse one watt-hour cell. I called it the shotglass. We've operated over 400 of these, perfecting their performance with a plurality of chemistries -- not just magnesium and antimony. Along the way we scaled up to the 20 watt-hour cell. I call it the hockey puck. And we got the same remarkable results. And then it was onto the saucer. That's 200 watt-hours. The technology was proving itself to be robust and scalable. But the pace wasn't fast enough for us. So a year and a half ago, David and I, along with another research staff-member, formed a company to accelerate the rate of progress and the race to manufacture product.
นี้คือวิวัฒนาการของแบตเตอรีโลหะเหลว เราเริ่มตรงนี้กับเซลล์ขนาดหนึ่งวัตต์ที่ทำงานหนักและมั่นคง ผมเรียกมันว่าแก้วเหล้าจิ๋ว (shotglass) เราได้ใช้พวกนี้ไปมากกว่า 400 ตัว, ใช้สารเคมีหลายๆชนิดทำงานกับมัน เพื่อให้ได้ผลที่สมบูรณ์เต็มที่-- ไม่ใช่แค่กับแม็กนีเซียมและแอ๊นทีโมนี เรื่อยมา เราเพิ่มขึ้นจนถึงเซลล์ขนาด 20 วัตต์ ผมเรียกมันว่า ลูกฮ๊อกกี้ (hockey puck) และเราก็ได้ผลที่น่าทึ่งเหมือนเดิม แล้วก็มาถึงเรื่องจาน เป็นขนาด 200 วัตต์ เทคโนโลยี่ได้พิสูจน์ตัวเอง ว่าทนทานแข็งแรงและปรับขนาดได้ แต่โครงการยังเร็วไม่เท่าที่เราต้องการ ดังนั้นเมื่อปีครึ่งที่ผ่านมา, เดวิด และผม, พร้อมกับผู้ร่วมงานวิจัยอีกคนหนึ่ง, รวมตัวกันตั้งบริษัทหนึ่งขึ้นมา เพื่อเร่งอัตราความก้าวหน้าให้เร็วขึ้น และการแข่งขันเพื่อผลิตออกมา
So today at LMBC, we're building cells 16 inches in diameter with a capacity of one kilowatt-hour -- 1,000 times the capacity of that initial shotglass cell. We call that the pizza. And then we've got a four kilowatt-hour cell on the horizon. It's going to be 36 inches in diameter. We call that the bistro table, but it's not ready yet for prime-time viewing. And one variant of the technology has us stacking these bistro tabletops into modules, aggregating the modules into a giant battery that fits in a 40-foot shipping container for placement in the field. And this has a nameplate capacity of two megawatt-hours -- two million watt-hours. That's enough energy to meet the daily electrical needs of 200 American households. So here you have it, grid-level storage: silent, emissions-free, no moving parts, remotely controlled, designed to the market price point without subsidy.
ดังนั้นในวันนี้ที่บริษัทแบตเตอรีโลหะเหลว (LMBC) เรากำลังสร้างเซลล์ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 16 นิ้ว ที่มีความจุหนึ่งกิโลวัตต์-- ซึ่งเท่ากับ 1000 เท่าของความจุ ของเซลล์แก้วเหล้าจิ๋วที่เริ่มสร้างแต่แรก เราเรียกสิ่งนี้ว่าพิซซ่า แล้วเราก็ได้เซลล์ที่มีความจุสี่พันกิโลวัตต์ ที่กำลังจะเกิดขึ้น มันจะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 36 นิ้ว เราเรียกมันว่า โต๊ะเล็กในร้านอาหาร (bistro table) แต่ยังไม่เป็นเวลาที่เหมาะที่สุด ที่จะนำมาให้ดู ตัวแปรอย่างหนึ่งของเทคโนโลยีนี้ ทำให้เราเรียงโต๊ะเล็กๆนี้ซ้อนกันเป็นหน่วยย่อยๆ, หน่วยย่อยเหล่านี้รวมกันเข้า กลายเป็นแบตเตอรียักษ์ ที่ติดตั้งอยู่ในตู้ขนส่งสินค้าขนาด 40 ฟุต เพื่อเอาไปวางได้บนทุ่งนา ตัวนี้ติดป้ายบอกความจุไว้ว่า ได้ถึงสองเม็กกะวัตต์ต่อชั่วโมง-- สองล้านวัตต์ต่อชั่วโมง นั่นเป็นพลังงานที่เพียงพอ กับความต้องการไฟฟ้าในแต่ละวัน ของชาวอเมริกัน 200 ครอบครัว คุณจึงได้มันมาแล้ว คลังเก็บระดับไฟฟ้าในระบบ: เงียบ, ไม่ปล่อยอะไรออกมา, ไม่มีส่วนที่ต้องเคลื่อนไหว, ควบคุมได้จากที่ไกล, ถูกออกแบบให้อยู่ในราคาตลาด โดยไม่ต้องใช้เงินอุดหนุนจากรัฐบาล
So what have we learned from all this? (Applause) So what have we learned from all this? Let me share with you some of the surprises, the heterodoxies. They lie beyond the visible. Temperature: Conventional wisdom says set it low, at or near room temperature, and then install a control system to keep it there. Avoid thermal runaway. Liquid metal battery is designed to operate at elevated temperature with minimum regulation. Our battery can handle the very high temperature rises that come from current surges. Scaling: Conventional wisdom says reduce cost by producing many. Liquid metal battery is designed to reduce cost by producing fewer, but they'll be larger. And finally, human resources: Conventional wisdom says hire battery experts, seasoned professionals, who can draw upon their vast experience and knowledge. To develop liquid metal battery, I hired students and post-docs and mentored them. In a battery, I strive to maximize electrical potential; when mentoring, I strive to maximize human potential. So you see, the liquid metal battery story is more than an account of inventing technology, it's a blueprint for inventing inventors, full-spectrum.
ดังนั้น อะไรคือสิ่งที่เราได้เรียนรู้จากทั้งหมดนี้? (เสียงปรบมือ) อะไรคือสิ่งที่เราได้เรียนรู้จากทั้งหมดนี้? ขอให้ผมเล่าให้คุณฟัง สิ่งที่น่าประหลาดใจบางอย่าง, ความคิดที่ไม่ตรงกับทฤษฎี มันอยู่ในที่ๆเกินกว่าเราจะมองเห็น อุณหภูมิ: ภูมิปัญญาดั้งเดิมบอกว่า ตั้งให้มันตํ่า, ที่หรือใกล้เคียงอุณหภูมิห้อง, แล้วก็ติดตั้งระบบควบคุมให้อุณหภูมิอยู่ที่นั่น หลีกเลี่ยงการรั่วไหลของอุณหภูมิ แบตเตอรี่โลหะเหลวถูกออกแบบ เพื่อให้ทำงานที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น กับการควบคุมดูแลที่น้อยที่สุด แบตเตอรี่ของเราสามารถทำงานได้ ในอุณหภูมิที่สูงขึ้นมากๆ ที่เกิดจากคลื่นกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ในเชิงปริมาณ: ภูมิปัญญาดั้งเดิมกล่าวว่า ลดค่าโสหุ้ยด้วยการผลิตให้มากๆ แต่แบตเตอรี่โลหะเหลวถูกออกแบบ ให้ลดต้นทุนการผลิต ด้วยการผลิตให้น้อยๆ, แต่ทำให้มันขนาดใหญ่ขึ้น และในที่สุด,ในเชิงทรัพยากรมนุษย์ ภูมิปัญญาดั้งเดิมบอกว่า จ้างผู้ชำนาญด้านแบตเตอรี่มา มือโปรที่ผ่านงานมามากๆ, ผู้ที่สามารถเอาประสบการณ์ และความรู้ที่กว้างขวางของเขามาใช้ได้ แต่การพัฒนาแบตเตอรี่โลหะเหลวขึ้นมานี้, ผมได้จ้างนักศึกษาและให้ผู้ที่จบปริญญาเอกแล้ว และเป็นที่ปรึกษาให้พวกเขา ในเรื่องแบตเตอรี่, ผมพยายามให้เกิดศักยภาพไฟฟ้ามากที่สุด; ในเรื่องการให้คำปรึกษา, ผมพยามามให้เกิดศักยภาพในบุคคลมากที่สุด ดังนั้นคุณคงเห็นแล้วว่า, เรื่องของแบตเตอรี่โลหะเหลว เป็นมากกว่าเรื่อง ของการประดิษฐ์เทคโนโลยี่, แต่เป็นการวางแผนการ เพื่อสร้างนักประดิษฐ์, ที่เต็มรูปแบบ
(Applause)
(เสียงปรบมือ)