Yaklaşan 24 Kasım Çarşamba günü, Geleceğe Yolculuk'un son yuvarlak masasında Kanada akü üretiminin geleceğinin nasıl görünebileceği tartışılacak. İster iyimser olun, ister gerçekten 2035 yılına kadar tüm arabaların elektrikli olacağına inanıyor olun, ister bu iddialı hedefe ulaşamayacağımızı düşünün, pille çalışan arabalar geleceğimizin önemli bir parçası. Kanada bu elektrik devriminin bir parçası olmak istiyorsa gelecekte otomotiv güç sistemlerinin lider üreticisi olmanın bir yolunu bulmamız gerekiyor. Geleceğin nasıl göründüğünü görmek için bu Çarşamba günü Doğu Saatiyle 11:00'de Kanada'da bizim için düzenlenen en son pil üretimi yuvarlak masa toplantısını izleyin.
Katı hal pillerini unutun. Aynı şey silikon anotlarla ilgili tüm abartılı reklamlar için de geçerli. Evde şarj edilemeyen övülen alüminyum-hava bataryası bile elektrikli araç dünyasını sarsamaz.
Yapısal pil nedir? Bu iyi bir soru. Neyse ki mühendislik uzmanlığım yokmuş gibi davranmak istemeyen benim için cevap basit. Mevcut elektrikli arabalar, araca takılı pillerle çalışır. Kalitelerini gizlemenin yeni bir yolunu bulduk; tüm bu lityum iyon pilleri şasinin tabanına yerleştirerek artık EV tasarımıyla eşanlamlı hale gelen bir "kaykay" platformu oluşturduk. Ama yine de arabadan ayrılar. İsterseniz bir eklenti.
Yapısal piller, tüm şasiyi pil hücrelerinden yaparak bu paradigmayı alt üst ediyor. Görünüşte rüya gibi bir gelecekte, pilleri içermek yerine sadece yük taşıyan zemin değil, aynı zamanda gövdenin belirli kısımları A sütunları, çatılar ve hatta bir araştırma kurumunun gösterdiği gibi bu mümkün olacak. hava filtresi basınçlı oda sadece pillerle donatılmaz, aynı zamanda pillerden oluşur. Büyük Marshall McLuhan'ın sözleriyle, araba bir aküdür.
Modern lityum iyon piller ileri teknoloji gibi görünse de ağırdırlar. Lityum iyonun enerji yoğunluğu benzininkinden çok daha azdır, dolayısıyla fosil yakıtlı araçlarla aynı menzili elde etmek için modern EV'lerdeki piller çok büyüktür. Çok büyük.
Daha da önemlisi ağırdırlar. “Geniş yükte” ağır gibi. Şu anda bir pilin enerji yoğunluğunu hesaplamak için kullanılan temel formül, her kilogram lityum iyonunun yaklaşık 250 watt-saat elektrik üretebilmesidir. Veya kısaltma dünyasında mühendisler 250 Wh/kg'ı tercih ediyor.
Biraz matematik yapın, 100 kWh'lik bir pil, Model S piline takılan bir Tesla gibidir, bu da nereye giderseniz gidin yaklaşık 400 kg pili sürükleyeceğiniz anlamına gelir. Bu en iyi ve en etkili uygulamadır. Biz sıradan insanlar için 100 kWh'lik bir pilin yaklaşık 1000 pound ağırlığında olduğunu tahmin etmek daha doğru olabilir. Yarım ton gibi.
Şimdi, 213 kWh'ye kadar dahili güce sahip olduğunu iddia eden yeni Hummer SUT gibi bir şey hayal edin. General verimlilikte bazı ilerlemeler bulsa bile, en üstteki Hummer hâlâ bir ton kadar pil taşıyacak. Evet, daha uzağa gidecek, ancak tüm bu ek avantajlar nedeniyle menzildeki artış, pilin iki katına çıkmasıyla orantılı değil. Elbette kamyonunun buna uygun daha güçlü, yani daha az verimli bir motoru olması gerekir. Daha hafif, daha kısa menzilli alternatiflerin performansı. Her otomotiv mühendisinin (hız veya yakıt ekonomisi açısından) size söyleyeceği gibi, ağırlık düşmandır.
Yapısal bataryanın devreye girdiği yer burasıdır. Arabaları mevcut yapılara eklemek yerine bataryalardan inşa ederek, eklenen ağırlığın çoğu ortadan kalkar. Bir dereceye kadar, yani tüm yapısal şeyler aküye dönüştürüldüğünde, otomobilin seyir menzilini artırmak neredeyse hiç ağırlık kaybına yol açmıyor.
Beklediğiniz gibi -çünkü orada oturup "Ne harika bir fikir!" diye düşündüğünüzü biliyorum- bu akıllı çözümün önünde engeller var. Birincisi, yalnızca herhangi bir temel pil için anot ve katot olarak kullanılabilecek malzemelerden değil, aynı zamanda yeterince güçlü ve çok hafif olan malzemelerden pil yapma becerisinde ustalaşmaktır! -İki tonluk bir arabayı ve içindeki yolcuları taşıyabilecek bir yapı olup, güvenli olması umulmaktadır.
Chalmers Teknoloji Üniversitesi tarafından üretilen ve İsveç'in en ünlü iki mühendislik üniversitesi olan KTH Kraliyet Teknoloji Enstitüsü tarafından yatırım yapılan bugüne kadarki en güçlü yapısal pilin iki ana bileşeninin karbon fiber ve alüminyum olması şaşırtıcı değildir. Esasen negatif elektrot olarak karbon fiber kullanılır; pozitif elektrot, lityum demir fosfat kaplı alüminyum folyo kullanır. Karbon fiber aynı zamanda elektronları da ilettiği için ağır gümüş ve bakıra gerek kalmıyor. Katot ve anot, aynı zamanda bir elektrolit içeren bir cam elyaf matrisi tarafından ayrı tutulur, böylece lityum iyonlarını elektrotlar arasında taşımakla kalmaz, aynı zamanda yapısal yükü de ikisi arasında dağıtır. Bu tür pil hücrelerinin her birinin nominal voltajı 2,8 volttur ve mevcut tüm elektrikli araç aküleri gibi, günlük elektrikli araçlarda yaygın olan 400V ve hatta 800V üretmek için birleştirilebilir.
Her ne kadar bu açık bir sıçrama olsa da, bu yüksek teknolojili hücreler bile prime time'a hiç hazır değil. Enerji yoğunlukları kilogram başına yalnızca 25 watt-saat gibi ihmal edilebilir düzeydedir ve yapısal sertlikleri 25 gigapaskaldır (GPa), bu da çerçeve cam elyafından yalnızca biraz daha güçlüdür. Bununla birlikte, İsveç Ulusal Uzay Ajansı'nın finansmanıyla, en son sürüm artık araştırmacıların sertliğe ve enerji yoğunluğuna sahip olduğunu iddia ettiği alüminyum folyo elektrotlar yerine daha fazla karbon fiber kullanıyor. Aslında, bu en yeni karbon/karbon pillerin kilogram başına 75 watt-saat'e kadar elektrik ve 75 GPa'lık Young modülü üretmesi bekleniyor. Bu enerji yoğunluğu hâlâ geleneksel lityum iyon pillerin gerisinde kalabilir ancak yapısal sağlamlığı artık alüminyumdan daha iyidir. Yani bu bataryalardan yapılan elektrikli araç şasi diyagonal bataryası yapısal olarak alüminyumdan yapılan batarya kadar güçlü olabilir ancak ağırlığı büyük ölçüde azalacaktır.
Bu yüksek teknolojili pillerin ilk kullanım alanı neredeyse kesinlikle tüketici elektroniğidir. Chalmers Profesörü Leif Asp şunları söyledi: "Birkaç yıl içinde, bugünün ağırlığının yalnızca yarısı kadar olan ve daha kompakt bir akıllı telefon, dizüstü bilgisayar veya elektrikli bisiklet yapmak tamamen mümkün." Ancak projeden sorumlu kişinin de belirttiği gibi, “Biz aslında burada sadece hayal gücümüzle sınırlıyız.”
Batarya, modern elektrikli araçların sadece temeli değil aynı zamanda en zayıf halkasıdır. En iyimser tahmin bile mevcut enerji yoğunluğunun yalnızca iki katını görebilir. Peki ya hepimizin söz verdiği inanılmaz menzili elde etmek istiyorsak ve görünen o ki her hafta birisi şarj başına 1.000 kilometre vaat ediyorsa? — Arabalara akü eklemekten daha iyisini yapmamız gerekecek: akülerden araba yapmak zorunda kalacağız.
Uzmanlar, Coquihalla otoyolu da dahil olmak üzere bazı hasarlı güzergahların geçici onarımının birkaç ay süreceğini söylüyor.
Postmedia aktif ama özel bir tartışma forumu sürdürmeye kararlıdır ve tüm okuyucuları makalelerimiz hakkındaki görüşlerini paylaşmaya teşvik eder. Yorumların web sitesinde görünmesi bir saat kadar sürebilir. Yorumlarınızı alakalı ve saygılı tutmanızı rica ediyoruz. E-posta bildirimlerini etkinleştirdik; bir yorum yanıtı alırsanız, takip ettiğiniz bir yorum dizisi güncellenirse veya bir kullanıcının yorumunu takip ederseniz artık bir e-posta alacaksınız. E-posta ayarlarının nasıl yapılacağına ilişkin daha fazla bilgi ve ayrıntı için lütfen Topluluk Kurallarımızı ziyaret edin.