اقتصاد دانش بنیان

مشکل اتومبیلهای الکتریکی چیست؟

با اتومبيلهاي الکتريکي نميتوان چندان به دوردستها سفر کرد. يکي از دلايل آن نياز به حجم و ظرفيت بالاي ذخيره سازي نيرو در باتريهاست. پژوهشگران موسسه تحقيقات فرآئون هوفر (از بزرگترين موسسات پژوهشي کاربردي در اروپا) مدتي است در همين زمينه مشغول فعاليتند و سلولهاي بزرگ باتري را آزمايش ميکنند. به نظر ميرسد اين روش بتواند انرژي بيشتري توليد کند. تستهاي اوليه در آزمايشگاه مثبت ارزيابي شدند. در ميان مدت، هدف محققان در اين پروژه رسيدن به بعد هزار کيلومتر براي اتومبيلهاي الکتريکي است.

براساس نوع و مدل اتومبيل براي هر ماشين، صدها تا هزاران سلول مجزا در نظر گرفته ميشود. هرکدام لوله کشي مخصوص به خود را دارند که به کمک کابلها و ترمينالها به سيستمهاي مکانيکي خودرو متصل ميشوند و به کمک سنسورها مورد پايش قرار ميگيرند. اين سلولها و ارتباطاتشان در حدود 50 درصد فضا را به خود اختصاص ميدهند. بنابراين سلولها نميتوانند کاملا متراکم در کنار يکديگر قرار داده شوند. اين طراحي پيچيده در واقع دزد فضاهاست و مشکل ديگر ايجاد مقاومت الکتريکي است که سبب کاهش نيرو ميشود.

فضاي بيشتر براي باتريها

تحت نام تجاري امبات (EMBATT)، موسسه تحقيقات فناوري سراميکي و سيستمهاي فرآئون هوفر در شهر درسدن در شرق آلمان در همکاري با چندين موسسه پژوهشي ديگر از جمله غول مهندسي آلماني، تيسنکروپ، ويژگي دوقطبي از باتريهاي متداول را به باتريهاي ليتيومي منتقل کرده اند. در اين روش، سلولهاي جداگانه باتري به صورت پهلو به پهلو در قسمتهاي کوچک به يکديگر بسته نميشوند و به جاي آن به صورت مستقيم روي هم در يک فضاي بزرگ انباشت ميشوند. به اين ترتيب تمام ساختار مورد نياز براي جاي دهي و برقراري ارتباط حذف ميشود. در نتيجه، باتريهاي بيشتري را ميتوان درون اتومبيل جاي داد.

به کمک ارتباط مستقيم سلولها در اين مجموعه هاي سلولي، عبور جريان از کل سطح باتري صورت ميپذيرد و مقاومت الکتريکي به صورت چشمگيري کاهش مييابد. الکترودهاي باتري به گونه اي طراحي شده اند که خيلي سريع انرژي را جذب و آزاد کنند. دکتر مرايک ولتر، مدير پروژه، ميگويد: «با کمک اين طرح مفهومي اميدواريم دامنه سفر اتومبيلهاي الکتريکي را در ميانمدت به بيش از هزار کيلومتر ارتقا بدهيم. اين فناوري در آزمايشگاه ما موفق ظاهر شده و به نظر ميرسد روشي اميدبخش براي اتومبيلهاي الکتريکي آينده باشد.»

مواد سراميکي براي ذخيره سازي انرژي

مهمترين قسمت باتري يک الکترود دوقطبي است؛ نواري فلزي که در هر دو طرف با مواد ذخيره سازي سراميکي پوشش دهي شده و در نتيجه يک سمت به آند و سوي ديگر به کاتد بدل شده اند و به عنوان قلب باتري، انرژي را ذخيره ميکنند.

 دکتر ولتر شرح ميدهد: «ما از تجربياتمان در فناوريهاي سراميکي براي طراحي الکترودها به گونه اي استفاده کرديم که ساخت آنها ساده باشد و طول عمري طولاني مدت داشته باشند.» در اين سيستم مواد سراميکي به صورت پودري شکل استفاده شد. دانشمندان آنها را با پليمرها و مواد هادي الکتريسيته مخلوط کردند تا يک سوسپانسيون توليد شود. اين فرمولاسيون بايد به صورت ويژه اي توسعه داده ميشد و براي تعبيه در قسمت جلو و عقب نوار پوشش دهنده به کار ميرفت. يکي از کارهاي کليدي که انجام شد، سازگاري مواد سراميکي از مقياس آزمايشگاهي به مرحله تست ميداني بود تا درجه اطمينان آنها روشن شود. فرايند اعمال سوسپانسيون به نوار به صورت رول به رول صورت گرفت. قدم برنامه ريزي شده بعدي توليد سلولهاي بزرگتر باتري و سوار کردن آنها در اتومبيلهاي الکتريکي است. محققان زمان تستهاي اوليه را براي سال 2020 تخمين ميزنند. 

منبع: مجله دانش بنیان