بالنسبة للعديد من سائقي السيارات الكهربائية ، فإن القلق الأكبر أثناء السير على الطريق هو الخوف من نفاد الشحن.
لكن أيام البحث المحموم عن محطة شحن قد تصبح قريبًا شيئًا من الماضي ، وذلك بفضل عباءة حرارية جديدة تعد بجعل البطاريات تدوم لفترة أطول.
العباءة من بنات أفكار باحثين من جامعة شنغهاي جياو تونغ ، وهي مصممة للحفاظ على برودة السيارات الكهربائية في الصيف ودافئة في الشتاء.
أفضل ما في الأمر هو أن العباءة يمكنها القيام بذلك بشكل سلبي ، دون الحاجة إلى أي مدخلات طاقة خارجية.
قال الدكتور Kehang Cui ، كبير مؤلفي الدراسة: “العباءة الحرارية مثل ملابس المركبات والمباني والمركبات الفضائية أو حتى الموائل خارج كوكب الأرض للحفاظ على البرودة في الصيف والدفء في الشتاء”.
بالنسبة للعديد من سائقي السيارات الكهربائية ، فإن القلق الأكبر أثناء السير على الطريق هو الخوف من نفاد الشحن. لكن أيام البحث المحموم عن محطة شحن قد تصبح قريبًا شيئًا من الماضي ، بفضل عباءة حرارية جديدة تعد بجعل البطاريات تدوم لفترة أطول
العباءة من بنات أفكار باحثين من جامعة شنغهاي جياو تونغ ، وهي مصممة للحفاظ على برودة السيارات الكهربائية في الصيف ودافئة في الشتاء
من المعروف أن السيارات الكهربائية لا تحب البرودة الشديدة ويمكن أن تقيد الأداء.
وذلك لأن البطاريات تعمل بكفاءة أقل عندما تنخفض درجات الحرارة إلى رقم واحد وناقص.
تعتمد بطاريات الليثيوم أيون في معظم السيارات الكهربائية الحديثة على تفاعل كيميائي لتخزين الكهرباء وإطلاقها ، ولكن عندما يكون الجو أكثر برودة ، تتباطأ العملية وبالتالي تقيد أداء البطارية.
ينتج عن هذا خسارة كبيرة في النطاق القابل للاستخدام.
كما أوضح مشغل الشحن العام Osprey ، تتمتع بطاريات EV بدرجة حرارة مثالية تتراوح بين 20 درجة مئوية و 25 درجة مئوية.
يؤثر الشحن عندما يكون الجو أكثر برودة أو سخونة من ذلك بكثير على التفاعل الكيميائي ونقل الطاقة في البطارية.
هذا يعني أن تجديد البطارية قد يستغرق وقتًا أطول ، خاصة بين عشية وضحاها.
لمكافحة هذه المشكلة ، صمم الباحثون عباءة حرارية يمكن أن تخمد تقلبات درجات الحرارة الطبيعية.
تحتوي العباءة ، التي يطلق عليها اسم Janus Thermal Cloak ، على مكونين رئيسيين – طبقة خارجية تعكس ضوء الشمس وطبقة داخلية تساعد على حبس الحرارة بالداخل.
يتكون العباءة ، التي يطلق عليها اسم Janus Thermal Cloak ، من مكونين رئيسيين – طبقة خارجية تعكس ضوء الشمس وطبقة داخلية تساعد على حبس الحرارة بالداخل
الطبقة الخارجية مصنوعة من ألياف رقيقة من السيليكا مطلية برقائق من نيتريد البورون السداسي ، وهي مادة خزفية تشبه الرسم. يتم جدل هذه الألياف ونسجها معًا في قماش ، قبل ربطها بالطبقة الداخلية من سبائك الألومنيوم
الطبقة الخارجية مصنوعة من ألياف رقيقة من السيليكا مطلية برقائق من نيتريد البورون السداسي ، وهي مادة خزفية تشبه الرسم.
يتم جدل هذه الألياف ونسجها معًا في قماش ، قبل ربطها بالطبقة الداخلية من سبائك الألومنيوم.
لتقييم مدى فعالية العباءة الحرارية ، اختبر الفريق المركبات الكهربائية المتوقفة في الخارج في شنغهاي.
أولاً ، اختبروا درجة حرارة سيارة مكشوفة ، ووجدوا أن المقصورة وصلت 50.5 درجة مئوية في منتصف النهار.
ومع ذلك ، عندما كانت السيارات الكهربائية مغطاة بالعباءة الحرارية ، كان حجمها الداخلي 22.8 درجة مئوية – 27.7 درجة مئوية أقل.
وفي الوقت نفسه ، في منتصف الليل ، لم تنخفض السيارات المغطاة أبدًا إلى ما دون 0 درجة مئوية – 6.8 درجة مئوية أعلى من درجة الحرارة في الخارج.
قال الدكتور كوي: “هذه هي المرة الأولى التي يمكننا فيها تحقيق ارتفاع في درجة حرارة أعلى من درجة الحرارة المحيطة بنحو 7 درجات مئوية خلال ليالي الشتاء”.
“هذا أيضًا يثير الدهشة بالنسبة لنا – لا توجد مدخلات للطاقة أو أشعة الشمس ولا يزال بإمكاننا الاحترار.”
يقول الفريق إن العباءة الحرارية مصممة بشكل هادف لجعل زيادة الإنتاج أسهل في المستقبل.
ومع ذلك ، لا يزال من غير الواضح كم ستكلف العباءة ، أو متى ستكون متاحة.
في حديثه إلى MailOnline ، قال الدكتور كوي: “ ليس لدينا تقدير لمقدار تكلفة العباءة.
نحن نجري مزيدًا من الاختبارات الميدانية على نطاق واسع وتحليل لترجمة المقاييس والأداء للعباءة الحرارية التي اختبرناها في ورقتنا إلى فوائد اقتصادية في العالم الحقيقي ، مثل النسبة المئوية لعمر البطارية التي يمكننا زيادتها ، أو مقدار الكهرباء ويمكننا توفير الطاقة سنويًا إذا قمنا بتطبيق العباءة الحرارية على المبنى.
“نأمل في تسويق العباءة الحرارية قريبًا.”
لماذا لا تحب السيارات الكهربائية البرد؟
لا يؤدي انخفاض درجات الحرارة إلى تقليل نطاق المركبات الكهربائية فحسب ، بل يقلل أيضًا من سرعة شحن البطاريات – نوضح السبب
إنها حقيقة معروفة أن المركبات الكهربائية لا تحب الظروف الأكثر برودة ويمكن أن تقيد الأداء.
وذلك لأن البطاريات تعمل بكفاءة أقل عندما تنخفض درجات الحرارة إلى رقم واحد وناقص.
تعتمد بطاريات الليثيوم أيون في معظم السيارات الكهربائية الحديثة على تفاعل كيميائي لتخزين الكهرباء وإطلاقها ، ولكن عندما يكون الجو أكثر برودة ، تتباطأ العملية وبالتالي تقيد أداء البطارية.
لقد حاول المصنعون معالجة هذه المشكلة من خلال تجهيز أحدث طرازاتهم بمضخات حرارية إضافية لرفع البطاريات إلى درجات حرارة التشغيل الأساسية بشكل أسرع.
نظرًا لأن إضافة مضخة حرارية يجب أن تقلل من تأثير فقدان النطاق في الشتاء ، يُنصح مشتري المركبات الكهربائية بمصدر الطرز التي تحتوي عليها كمعيار أو يمكن تركيبها كإضافة اختيارية.
ولا تحد درجات الحرارة الباردة من نطاق البطاريات في المركبات الكهربائية فحسب ، بل تحد أيضًا من سرعة شحنها.
كما أوضح مشغل الشحن العام Osprey ، تتمتع بطاريات EV بدرجة حرارة مثالية تتراوح من 20 إلى 25 درجة – هذه هي النافذة التي تعمل فيها بكفاءة مثالية.
يؤثر الشحن عندما يكون الجو أكثر برودة من ذلك بكثير على التفاعل الكيميائي ونقل الطاقة في البطارية. هذا يعني أن تجديد البطارية قد يستغرق وقتًا أطول ، خاصة بين عشية وضحاها عندما تنخفض درجات الحرارة في الشتاء إلى ما دون الصفر.