نسل جدید باتری‌ها برای خودروهای الکتریکی

در پیشرفته‌ترین خودروهایی که به عنوان نسل جدید سیستم‌های حرکتی الکتریکی شناخته می‌شوند، باتری‌ها یکی از چالش برانگیزترین موانع پیش روی طراحان آنها محسوب می‌شود. بتازگی نسل جدیدی از این باتری‌ها ارائه شده است که مبنای کار آنها بر پایه استفاده از اکسیژن یا به عبارتی همان هوای معمولی است. البته این تنها بخشی از جذابیت این فناوری نوین است. طول عمر مفید ذخیره‌سازی انرژی در این باتری‌ها که تا 10 برابر توان فعلی در باتری‌های رایج امروزی است آن را به عنوان دریچه امیدوار کننده برای هرچه سریعتر کاربردی کردن ایده خودروهای الکتریکی تبدیل کرده است. این امیدواری زمانی رنگ و بوی جدی‌تری به خود می‌گیرد که از استفاده از خودروهای الکتریکی و هیبریدی به عنوان یکی از اصلی‌ترین راهبردها برای کمک به بهبود وضعیت محیط زیست جهان یاد می‌شود.

این باتری‌های جدید که به عنوان باتری‌های مبتنی بر هوا شناخته شده‌اند در مقایسه با باتری‌های فعلی تا 10 برابر توان بالاتری در ذخیره‌سازی انرژی دارند. این مزیت عمده در مسافت‌های طولانی از اهمیت دو چندان برخوردار می‌شود. کارشناسان بر این باورند که این ابتکار جدید می‌تواند راه را برای عمومیت یافتن خودروهای الکتریکی هموارتر سازد. از آن گذشته تلفن‌های همراه و رایانه‌های همراهی که با استفاده از باتری‌هایی از این دست کار می‌کنند نیاز کمتری به شارژ مجدد در بازه‌های زمانی خواهند داشت.

این پروژه تحقیقاتی با تلاش محققان دانشگاه سنت اندور و گروهی دیگر از محققان در نیوکاسل انگلیس آغاز شده است و پیش‌بینی می‌شود در آینده نزدیک خروجی این تلاش به یکی از کاربردی‌ترین فناوری‌های چند سال اخیر تبدیل شود. در سال‌های اخیر دستگاه‌های الکترونیکی قابل‌حمل طرفداران مختلف خود را پیدا کرده‌اند. از تاجران و بازرگانان که عمدتا از رایانه‌های شخصی در معاملات و تبلیغ کالاهای خود استفاده کرده گرفته تا مهندسان و دانشجویان رشته‌های مختلف مهندسی و پزشکی، استفاده از رایانه‌های قابل حمل از جمله ابزارآلات همیشگی و ضروری به حساب می‌آید. اما زمانی که صحبت از شارژ مجدد مستمر آنها به میان می‌آید، انتقادات زیادی از این دستگاه‌های همراه مطرح می‌شود. اما اکنون پیش‌بینی می‌شود که این ایده خلاقانه جدید از ظرفیت بالایی برای ارتقای عملکرد چنین دستگاه‌هایی برخوردار باشد. از آن گذشته با استفاده از این باتری‌ها تحول نوینی در صنایع انرژی قابل بازگشت ایجاد می‌شود. این باتری‌ها می‌توانند جریان پایدار و بدون نوسانی از الکتریسیته را از منابع متغیر تولید انرژی نظیر باد یا خورشید تولید کنند. توربین‌های بادی و صفحات خورشیدی همواره به عنوان سیستم‌های تولید کننده انرژی به شمار می‌آیند که با ایجاد تغییرات گوناگون در شرایط آب و هوایی یا حتی تغییر روز و شب، با نوسان تولید انرژی روبه‌رو می‌شوند اما با استفاده از این باتری‌ها دیگر خبری از این مشکل نخواهد بود.

اما راز این بهبود عملکرد در چه چیزی است؟ این یک راز نیست، بلکه بیشتر به یک ابتکار عمل شباهت دارد. محققان این پروژه می‌گویند تنها به لطف استفاده از قطعه کوچکی که از اکسیژن استخراج شده از هوا آن هم در جریان تخلیه تدریجی شارژ استفاده می‌کند این باتری به فعالیت خود ادامه می‌دهد. در حقیقت این قطعه کوچک جایگزین بخش شیمیایی شده است که هم اکنون در باتری‌های قابل شارژ فعلی به کار گرفته خواهد شد.

آنچه در این باتری‌ها به عنوان یک نوآوری کاملا متمایزکننده شناخته شده است، کوچک‌تر شدن ابعاد و وزن آنهاست. این درحالی است که از نظر سازندگان خودروهای الکتریکی، افزایش ظرفیت و پایداری انرژی الکتریکی ذخیره‌سازی شده در باتری‌ها همواره به عنوان چالشی مهندسی فرا روی دانشمندان بوده است.

این باتری جدید که با نام تجاری STAIR طراحی و ساخته می‌شود، در مقایسه با باتری‌های قابل شارژ فعلی قیمت کمتری خواهد داشت. در ساختار این فناوری نوین از قطعه‌ای منفذدار و از جنس کربن استفاده شده است که در مقایسه با اکسید کبالت لیتیوم بسیار ارزان قیمت تر بوده و در نتیجه قیمت تمام شده باتری را به میزان چشمگیری کاهش می‌دهد.

پروژه‌ای با چنین اهمیت از 4 سال پیش آغاز شده است و به گفته محققان آن هم اکنون در نیمه راه خود قرار دارد. این محققان در آزمایش‌های متعدد به این نتیجه رسیده‌اند که می‌توان با توجه به استفاده از کربن در ساختار این باتری، فرآیند شارژ و تخلیه شارژ را برای دفعات زیاد و البته با هزینه‌ای بسیار کمتر تکرار کرد و این دقیقا هدف اصلی محققان این فناوری بوده است تا آنجا که پروفسور پیتر بروس، محقق اصلی این طرح می‌گوید: هدف ما از ابتد نیز این بوده است که باتری‌هایی ارائه کنیم که در مقایسه با محصولات فعلی بین 5 تا 10 برابر توان بیشتری در ذخیره سازی انرژی داشته باشند. بی شک این ظرفیت بسیار مهمی است که درخصوص باتری‌های لیتیومی دیده نمی‌شود.

به عقیده کارشناسان رمز موفقیت نهفته در این پروژه تمرکز بر این نکته است که چگونه واکنش‌های شیمیایی درون باتری‌ها صورت گرفته و تلاش شود تا کیفیت و بازده آنها به طرز قابل توجهی افزایش یابد.

این باتری قرار است برای خودروهای الکتریکی در آینده‌ای نه چندان دور به کار گرفته شود، اما محققان پروژه اهداف و کاربردهای دیگری را نیز برای آن تعریف کرده‌اند. استفاده از این باتری قابل شارژ در دستگاه‌های الکترونیکی بسیار کوچک‌تر نظیر پخش‌کننده‌های 3 MP و تلفن‌های همراه می‌تواند شروعی امیدوارکننده برای گسترش استفاده از این فناوری نوین به حساب آید. عقیده کارشناسان بر این است که همزمان با تغییر رویکرد شرکت‌های بزرگ خودروسازی به سمت تولید خودروهای الکتریکی ارزان قیمت تر، آن هم با توجه به بحران اقتصادی که سراسر جهان را در برگرفته است، لزوم طراحی و ارائه تجاری فناوری‌هایی همچون این باتری ارزان‌قیمت و درعین حال مؤثرتر بیش از هر زمان دیگری احساس می‌شود. بدون تردید استفاده از فناوری‌هایی نظیر این باتری جدید می‌تواند تأثیر جدی بر بهبود کیفیت محیط زیست و زندگی روزمره مردم داشته باشد.

مهدی پیرگزی