سفر با نسل جدید خودروهای برقی

در فناوری نوینی که ارائه کرده‌اید مبنای اصلی تحقیقات خود را بر چه اصلی گذاشته‌اید؟

یکی از مهم‌ترین مسائلی که درخصوص توسعه فناوری خودروهای الکتریکی وجود دارد، طول عمر باتری‌هایی است که در آنها به کار گرفته می‌شود. در سال‌های گذشته همواره تلاش شده است تا با اعمال تغییراتی در ساختار این باتری‌ها، آنها را برای استفاده در مسافت‌های طولانی‌مدت کارآمدتر کنند. باتری‌هایی که هم‌اکنون در خودروهای برقی به کار گرفته می‌شوند دارای این مشکل هستند و کاربران خود را مجبور می‌کنند که از آنها در مسافت‌های طولانی، به عنوان مثال مسافت‌های بین شهری استفاده نکنند. در این فناوری نوین به سطحی رسیده‌ایم که ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی تا 10 برابر میزان رایج در باتری‌های فعلی است.

شما از اعمال تغییراتی در ساختار باتری‌های مخصوص خودروهای الکتریکی صحبت کردید. دقیقا به دنبال چه نوع تغییراتی بوده‌اید؟

در گذشته استفاده از الکترودهای گرافیتی تنها راه طراحی و ساخت باتری‌های مخصوص خودروهای برقی بوده است. در این فناوری مهندسان به سراغ الکترودهای گرافیتی می‌روند تا از آنها در باتری‌های لیتیوم یونی استفاده کنند، اما این فناوری نواقص زیادی دارد که از آن جمله باید به حجم کم ذخیره‌سازی انرژی در آن اشاره کرد. ما پس از بررسی‌های طولانی‌مدت به این نتیجه رسیدیم که استفاده از فناوری نانو و تلفیق آن با ساختارهای سیلیکونی می‌تواند گزینه به مراتب بهتری باشد. ما در چند فاز آزمایشگاهی این تغییر نگرش را مورد بررسی قرار دادیم و در کل به این نتیجه رسیدیم که استفاده از الکترودهای نانولوله‌ای سیلیکونی به جای الکترودهای گرافیتی ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی در باتری‌ها را تا 10 برابر افزایش می‌دهد که این به معنای امکان استفاده از خودروهای برقی در مسافت‌های بسیار طولانی‌تر است.

کمی هم درباره ساختار این باتری جدید و ویژگی‌های آن بگویید.

در کل زمانی که یک باتری ویژه خودروهای برقی شارژ الکتریکی می‌شود یون‌های لیتیومی از کاتد به آند حرکت می‌کنند، اما الکترودهای این باتری جدید درحقیقت آند هستند و از این‌رو می‌توانند انرژی به مراتب بیشتری را در مقایسه با حالت قبل در خود ذخیره کنند. علت اصلی بالا بودن حجم ذخیره‌سازی انرژی در این باتری جدید در حجم بالای جذب یون‌های لیتیومی است. زمانی که باتری در حال شارژ شدن است، حجم به مراتب بیشتری از یون‌های لیتیومی جذب شده و در نتیجه می‌توان با تولید باتری امیدوار بود که تا نزدیک به 10 برابر بیشتر شارژ شود.

با توجه به این تغییرات ساختاری، مدت حرکت خودروهایی که به باتری جدیدی مجهز هستند در مقایسه با گذشته چقدر تغییر می‌کند؟

باتری‌های سنتی و رایج مخصوص خودروهای برقی این امکان را فراهم می‌کنند که خودرو تنها تا حدود کمتر از نیم‌ساعت حرکت کند، اما استفاده از باتری جدید این امکان را ایجاد می‌کند تا راننده از بابت رانندگی بیش از 3 ساعت با خودروی برقی‌ای که به چنین فناوری نوینی مجهز است خیالی آسوده داشته باشد. رانندگی بیش از 3 ساعت با خودروهای برقی تا همین چند وقت پیش در قالب یک رویای بزرگ برای دانشمندان بوده است، اما اکنون در آستانه تبدیل شدن به یک حقیقت جذاب و متحول‌کننده است.

چرا چنین فناوری‌ای را تا این حد متحول‌کننده می‌دانید؟

اگر کمی با دقت بیشتر به اطراف خود نگاه کنید متوجه بحران‌های گسترده زیست‌محیطی می‌شوید که زمین و ساختارهای زیست‌محیطی آن در حال دست و پنجه نرم کردن با آن هستند. توسعه فناوری‌های پاک ایده‌ای است که می‌توان روی آن حساب مطمئنی باز کرد. شاخص‌های دستیابی به این توسعه، استفاده از فناوری‌هایی نظیر خودروهای برقی است، اما وجود مشکلات و نواقص فنی متعدد از جمله عمر کم و راندمان نه‌چندان بالای باتری این خودروها، توسعه فناوری‌های پاک را با مشکلات زیادی همراه کرده است. از سوی دیگر جمعیت زمین روز به روز در حال افزایش است. این جمعیت به خودرو و سیستم‌های حرکتی نیاز دارد.

چه برنامه‌ای برای توسعه این فناوری نوین دارید و در کل چه چشم‌اندازی را برای آن متصور هستید؟

ما نسبت به آینده خوش‌بین هستیم. در گذشته تلاش‌های زیادی برای توسعه فناوری خودروهای برقی شده است و ما از این تجربیات استفاده می‌کنیم. در بسیاری از کلانشهرهای جهان تقریبا مجالی برای تنفس راحت وجود ندارد. این مساله بسیار جدی است و برای رهایی از آن باید فکر اساسی و زیربنایی کرد. اکنون بسیاری از تصمیم‌گیرندگان به این نتیجه قطعی رسیده‌اند که استفاده از خودروهای برقی یکی از بهترین راهکارهاست، اما هیچ وقت نباید این نکته را فراموش کرد که با شناخت دقیق علل عدم تمایل استفاده از این فناوری و رفع آنها، توسعه فرهنگ استفاده از این خودروها را گسترش داد. در کنار این نگرش یکی از برنامه‌های اصلی ما افزایش هرچه بیشتر حجم ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی در این باتری‌هاست تا حتی آنها را برای استفاده متوالی چندین ساعته آماده کنیم. در ماه‌های گذشته مشورت‌هایی نیز با مهندسان برخی شرکت‌های خودروسازی در سراسر جهان داشته‌ایم.

دکتر جافیل کو در یک نگاه

دکتر جافیل کو محقق کره‌ای است که در آزمایشگاه نانوفناوری و مواد دانشگاه استنفورد مشغول به فعالیت است. وی پس از اخذ مدرک کارشناسی خود در رشته مهندسی مواد غیرارگانیکی از دانشگاه ملی کیونگ‌پوک کره جنوبی راهی آمریکا شد و در سال 1993 از دانشگاه ملی آیوا در رشته مهندسی سرامیک مدرک کارشناسی ارشد خود را به دست آورد. این محقق 2 سال بعد یعنی در سال 1995 نیز مدرک دکتری خود را در همین رشته از این دانشگاه اخذ کرد. وی در گذشته همکاری نزدیکی نیز با دپارتمان مهندسی مواد انستیتو فناوری جورجیا داشته است. به عقیده این محقق، استفاده از فناوری نانو می‌تواند زیرساختار بسیاری از فناوری‌های نوین را متحول کند.

مهدی پیرگزی