Home-theater-designers
مع استمرار اكتساب سوق السيارات الكهربائية زخمًا ، لا يزال لدى بعض مشتري السيارات مخاوف بشأن المدى وسلامة بطارية الليثيوم أيون. لمعالجة هذه المخاوف الصحيحة ، يتم إنفاق الكثير من المال والوقت في تطوير تقنيات بطاريات جديدة.
في السنوات الأخيرة ، كانت الشركات تستثمر في بطارية قديمة ولكنها محسّنة تعتمد على الألمنيوم والهواء ، والتي لديها القدرة على تطوير صناعة السيارات الكهربائية بشكل كبير. يبدو أن بطارية الألومنيوم الهوائية (Al-air) تعمل على تغيير قواعد اللعبة ، ولكن هل هذا كله ضجيج؟
اجعل فيديو اليوم
ما هي بطارية الألومنيوم الهوائية؟
تلعب المركبات الكهربائية دورًا حيويًا في تحقيق مستقبل خالٍ من الصفر. لكن، قلق النطاق وأسئلة السلامة حول بطاريات الليثيوم أيون هي حواجز أمام نمو سوق السيارات الكهربائية. تقود بطاريات الليثيوم أيون ثورة المركبات الكهربائية ، لكنها لا تزال محدودة بمدى 400 ميل ، مما قد يسبب مشاكل في الرحلات الطويلة على الطرق.
يمكن أن يؤدي متاعب العثور على محطة شحن في المناطق النائية والانتظار حتى يتم شحن مركبتك الكهربائية إلى إبعاد المشترين المحتملين. لا تساعد مشكلات بطارية الليثيوم المتصورة الأخرى ، مثل تدهور البطارية والتسرب والشحن الزائد ، في حالتها كثيرًا أيضًا. مع كل تقنيات البطاريات الأخرى الموجودة هناك ، تحظى بطاريات Al-air بالكثير من الاهتمام لأنه لا يلزم إعادة شحنها.
يعود مفهوم هذه البطاريات إلى الستينيات. ولكن نظرًا لأن المنحل بالكهرباء كان خطيرًا وسامًا ، فلا يمكن استخدامه تجاريًا. بدأ تريفور جاكسون ، وهو ضابط هندسي في البحرية الملكية البريطانية ، تجربة البطارية في عام 2001 ، مما يجعلها آمنة للاستخدام. تصنع بطاريات Al-air من لوح من سبائك الألومنيوم مثل الأنود ، وكاثود هوائي ، وإلكتروليت غير سام مثل الماء ، ومحفز فضي.
كيف تعمل بطارية الألومنيوم الهوائية؟
تحتوي بطاريات المركبات الكهربائية التقليدية على قطبين ، أحدهما كاثود ومصعد آخر مصنوع من مواد مختلفة ، مع إلكتروليت بينهما. عند استخدام البطارية ، تتدفق الأيونات من القطب الموجب عبر الإلكتروليت إلى القطب السالب. أثناء الشحن ، تتدفق الأيونات في الاتجاه المعاكس إلى القطب الموجب.
تعمل بطاريات الهواء بشكل مشابه لخلية الوقود. يستخدم الألمنيوم في الأنود والأكسجين عند الكاثود. والنتيجة هي كثافة طاقة أعلى بكثير. حوالي ثمانية إلى تسعة أضعاف بطاريات الليثيوم أيون الحالية المستخدمة في المركبات الكهربائية ، وهي زيادة كبيرة في الطاقة. تقيس كثافة الطاقة مقدار الطاقة التي يمكن للبطارية تخزينها لكل وحدة كتلة. تقيس كثافة الطاقة مقدار الطاقة اللحظية التي يمكن أن تقدمها لكل وحدة كتلة.
يطلق الأنود الإلكترونات بينما يتأكسد الألمنيوم ، بينما يقلل الكاثود الأكسجين لتحرير الإلكترونات ، وبالتالي يولد طاقة كهربائية. يمكن تشغيل الحمل بواسطة التيار الكهربائي المتولد عن حركة الإلكترونات عبر دائرة خارجية. والنتيجة النهائية هي مسحوق أبيض يتكون على الأنود.
مزايا وعيوب بطاريات الألومنيوم الهوائية
الألمنيوم هو ثالث أكثر الموارد الطبيعية شيوعًا في قشرة الأرض وهو أكثر المعادن وفرة على وجه الأرض ، لذلك من المحتمل ألا ينفد منا. نتيجة لنعومته ، يسهل التعامل مع الألمنيوم ، وهو مستقر على عكس الليثيوم. علاوة على ذلك ، فهي غير سامة. فيما يلي مزايا أخرى لبطاريات Al-air على بطاريات ليثيوم أيون:
- أرخص في صنع
- استقرار
- انخفاض البصمة الكربونية من حيث التعدين والتكرير
- يخزن طاقة أكثر بكثير
- أخف من معظم البطاريات الأخرى بسبب أن البطارية مصنوعة من الألمنيوم والهواء
- قابلة لإعادة التدوير للغاية
على الرغم من فوائدها ، إلا أن هناك بعض الجوانب السلبية لهذه البطارية. أولاً ، لها عيب كونها بطارية أساسية. بشكل أساسي ، لا يمكن إعادة شحنها بمجرد تفريغ البطارية أو تفريغها. علاوة على ذلك ، يؤدي الهواء الموجود داخل البطارية إلى تآكل أنود الألومنيوم. لذلك ، يجب استبدال لوح الألمنيوم الموجود في البطارية ، الأمر الذي قد يكون مكلفًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تتأثر تكاليف إنتاج البطاريات بالتقلبات في أسعار الفضة التي تحتوي عليها البطارية.
مشاكل متعلقة ببطاريات الليثيوم أيون
طور العلماء بطاريات أفضل بسبب عيوب بطاريات الليثيوم أيون التي تهيمن على سوق السيارات الكهربائية. الليثيوم والنيكل والكوبالت المستخدمة في بطاريات الليثيوم أيون هي معادن أرضية نادرة توجد فقط في أجزاء معينة من العالم. حاليًا ، تمثل المركبات الكهربائية 6٪ من المركبات على الطريق ، ويجري تعدين هذه المعادن على قدم وساق ؛ تخيل عندما ترتفع أرقام EV إلى 50٪ أو 80٪. تشمل العيوب الأخرى لبطاريات الليثيوم أيون ما يلي:
- غالي الثمن الإنتاج ، على الرغم من انخفاض الأسعار
- عدم استقرار الليثيوم
- ضغوط على الشبكة الوطنية
- شبكات شحن باهظة الثمن ومتطورة
- الآثار البيئية المرتبطة بالتعدين والتكرير ، على الرغم من إعادة تدوير المزيد من بطاريات الليثيوم
تبديل البطارية مقابل إعادة الشحن
هناك عوامل يجب وضعها في الاعتبار عند التفكير مبادلة البطارية مقابل إعادة الشحن . من أجل الحصول على نفس النطاق لكل شحنة ، ستكون هناك حاجة إلى حزمة بطارية 1/8 بحجم بطارية ليثيوم أيون. نظرًا للوزن الخفيف لبطاريات Al-air ، ستتمكن المركبات الكهربائية من السفر لمسافات أطول ، مما يزيد من الكفاءة الإجمالية.
سيكون من الأسهل والأكثر ملاءمة أيضًا وضع البطارية في مكان داخل السيارة الكهربائية يسهل الوصول إليه بحيث يمكن تبديلها بسهولة عند الحاجة. قدّرت بعض الشركات وقت تبديل بطارية المركبات الكهربائية المصنوعة من الألومنيوم والهواء بثلاث دقائق فقط ، مما يعيد مالكي المركبات الكهربائية إلى الطريق بسرعة.
وفقًا للتقديرات ، تدوم بطاريات الهواء حوالي 5400 ميل. السؤال هو: لماذا يذهب أي شخص في هذا الطريق بدلاً من إعادة الشحن؟ باستخدام EV الذي يعمل بنظام Al-air ، يمكنك الذهاب إلى أبعد من ذلك بكثير دون العثور على محطة شحن. سبب آخر هو أن استبدال بطارية Al-air المستنفدة ببطارية معاد تدويرها أرخص بكثير من بطارية تكلفة استبدال بطارية تسلا . نظرًا لأن الجزء الوحيد القابل للاستبدال هو ألواح الألمنيوم ، والتي يمكن إعادة تدويرها بنسبة 100٪ ، فإنك تدفع مقابل الأميال التي تقودها.
كيف يمكنني إلغاء كيندل بلا حدود
هل بطاريات الألومنيوم الهوائية هي المستقبل؟
من الممكن استخدام بطاريات Al-air في السيارات الكهربائية اليوم. من المرجح أن تزداد شعبية هذه البطاريات مع انتشار محطات تبديل البطاريات. حتى ذلك الحين ، يمكن أيضًا استخدامها لتوسيع نطاق المركبات الكهربائية لبطارية ليثيوم أيون ، مما يحل مشكلة الاضطرار إلى إعادة الشحن عندما لا تكون قادرًا على ذلك.
في نهاية المطاف ، سيكون لدى مشتري المركبات الكهربائية خيار تبديل البطاريات أو إعادة شحن سياراتهم ، مما يؤدي في النهاية إلى إنشاء سوق سيارات كهربائية أكثر تنوعًا لصالح الجميع. نتيجة لذلك ، سيستمر الانتقال إلى عالم قائم بالكامل على المركبات الكهربائية في التسارع.