پژوهشگران دانشگاه «دیکین» این ایده را بررسی کردند چگونه می‌توان الیاف کربن مستحکم و سبک را به ماده‌ای تبدیل کنند که هم بتواند از یک سازه پشتیبانی کند و هم برق ذخیره کند.

این مواد «باتری‌های ساختاری» نام دارند. در اصل، یک قطعه از بدنه خودرو می‌تواند همزمان دو وظیفه انجام دهد، بخشی از وزن خودرو را تحمل کند همچنین به تامین انرژی آن نیز کمک کند.  این فناوری در نهایت می‌تواند نیاز به برخی قطعات مجزای خودرو را کاهش دهد و خودروها را سبک‌تر کند.

گروه پژوهشی دانشگاه «دیکین» به جای فناوری ذخیره‌سازی مبتنی بر لیتیوم‌یون که در بسیاری از خودروهای برقی و دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود، در حال بررسی ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر روی است. روی نمی‌تواند به ازای وزن مشخص، انرژی زیادی مانند لیتیوم ذخیره کند اما مزایای احتمالی دیگری دارد.

روی به‌وفور در دسترس است و قابلیت بازیافت دارد و همچنین باتری‌های روی می‌توانند از مایعات مبتنی بر آب استفاده کنند که برخی از ترکیبات قابل اشتعال موجود در باتری‌های متداول لیتیوم‌یون را ندارند.

باگیا دارماسری، پژوهشگر اصلی این طرح گفت: باتری‌های لیتیوم‌یون همچنان اهمیت زیادی دارند و پژوهشگران برای افزایش ایمنی آنها تلاش می‌کنند.

این گروه پژوهشی در استفاده از روی به‌عنوان گزینه دیگر تمرکز کرده است به‌ویژه برای طراحی‌هایی که در آنها ایمنی در کنار توانایی تحمل بار اهمیت دارد.

الیاف کربن به دلیل استحکام بالا و وزن کم، پیش از این نیز در خودروها و هواپیماها مورد توجه بوده‌اند. معمولا یک قطعه ساخته‌شده از الیاف کربن برای تحمل بار و پشتیبانی از یک سازه طراحی می‌شود. پژوهشگران برای افزودن وظیفه دیگر به این ماده، سطح الیاف آن را تغییر داده‌اند تا بتواند موادی را که در ذخیره و آزادسازی انرژی الکتریکی نقش دارند، در خود جای دهد. در این طراحی از روی و دی‌اکسید منگنز استفاده و تلاش شده است استحکام مکانیکی الیاف حفظ شود.

چالش این فناوری فقط ساخت باتری‌ نیست که بیشترین میزان انرژی را ذخیره کند. یک باتری ساختاری باید مستحکم باشد و هنگامی که به‌عنوان بخشی از یک سازه بزرگ‌تر استفاده می‌شود، عملکرد ایمنی داشته باشد. اگر افزودن قابلیت ذخیره انرژی، استحکام یک قطعه خودرو را بیش از حد کاهش دهد، ارزش این طراحی از بین می‌رود.

این پژوهش هنوز در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد. هدف بعدی پژوهشگران، ساخت قطعات کاربردی و بررسی میزان موفقیت آنها در ایجاد تعادل میان استحکام، ذخیره انرژی و ایمنی است. آنان همچنین قصد دارند بررسی کنند که آیا این سازه می‌تواند وظایف دیگری مانند شناسایی آسیب یا محافظت از تجهیزات در برابر تداخل الکترومغناطیسی را نیز بر عهده بگیرد.

خودرویی با دیواره‌ها یا سقفی که بتواند انرژی ذخیره کند، فعلا یک امکان در آینده است و هنوز محصولی آماده ورود به جاده نیست. پرسش‌هایی درباره میزان انرژی قابل ذخیره در این قطعات، طول عمر آنها و عملکردشان در شرایط سخت همچنان مطرح است.

سایت نوریج گزارش کرد، با این حال، این ایده نگاه متفاوتی به طراحی باتری‌ها ایجاد می‌کند. به جای اینکه مهندسان برای هر باتری در داخل خودرو فضای جداگانه‌ای در نظر بگیرند، ممکن است در آینده بخشی از خود خودرو نیز در تامین انرژی آن نقش داشته باشد.

نتایج این پژوهش در نشریه علمی Composites Part B: Engineering منتشر شده است.

انتهای پیام