Næstkomandi miðvikudag, 24. nóvember, mun nýjasta hringborðið í Driving into the Future fjalla um hvernig framtíð kanadískrar rafhlöðuframleiðslu gæti litið út. Hvort sem þú ert bjartsýnn - þú trúir því í raun að allir bílar verði rafknúnir árið 2035 - eða þú heldur að við munum ekki ná því metnaðarfulla markmiði, þá eru rafhlöðuknúnir bílar mikilvægur hluti af framtíð okkar. Ef Kanada vill vera hluti af þessari rafbyltingu þurfum við að finna leið til að verða leiðandi framleiðandi raforkukerfa fyrir bíla í framtíðinni. Til að sjá hvernig framtíðin lítur út, horfðu á nýjasta rafhlöðuframleiðslu hringborðsins fyrir okkur í Kanada á miðvikudaginn klukkan 11:00 að austan tíma.
Gleymdu solid-state rafhlöðum. Sama gildir um allt hype um kísilskaut. Jafnvel vönduð ál-loft rafhlaðan sem ekki er hægt að hlaða heima getur ekki hrist heim rafknúinna farartækja.
Hvað er burðarvirki rafhlaða? Jæja, þetta er góð spurning. Sem betur fer fyrir mig, sem vill ekki láta eins og ég hafi ekki verkfræðiþekkingu, er svarið einfalt. Núverandi rafbílar eru knúnir af rafhlöðum sem eru settar í bílinn. Ó, við höfum fundið nýja leið til að fela gæði þeirra, sem er að byggja allar þessar litíumjónarafhlöður í gólfið á undirvagninum og búa til „hjólabretti“ vettvang sem er nú samheiti við hönnun rafbíla. En þeir eru samt aðskildir frá bílnum. Viðbót, ef þú vilt.
Byggingarrafhlöður grafa undan þessari hugmyndafræði með því að gera allan undirvagninn úr rafhlöðufrumum. Í að því er virðist draumkennda framtíð mun ekki aðeins burðargólfið vera-frekar en innihalda-rafhlöður, heldur ákveðnir hlutar líkamans-A-stoða, þök, og jafnvel, eins og rannsóknarstofnun hefur sýnt, það er mögulegt , loftsía undir þrýstingi - ekki aðeins búið rafhlöðum heldur er það í raun og veru af rafhlöðum. Í orðum hins mikla Marshall McLuhan er bíll rafhlaða.
Jæja, þó að nútíma litíumjónarafhlöður líti út fyrir að vera hátækni, þá eru þær þungar. Orkuþéttleiki litíumjóna er mun minni en bensíns, þannig að til að ná sama drægni og jarðefnaeldsneytisbíla eru rafhlöðurnar í nútíma rafbílum mjög stórar. Mjög stór.
Meira um vert, þeir eru þungir. Svo sem þungur í „breiðu álagi“. Grunnformúlan sem nú er notuð til að reikna út orkuþéttleika rafhlöðu er að hvert kíló af litíumjóni getur framleitt um 250 wattstundir af rafmagni. Eða í skammstöfunarheiminum, verkfræðingar kjósa, 250 Wh/kg.
Gerðu smá stærðfræði, 100 kWh rafhlaða er eins og Tesla sem er tengd við Model S rafhlöðu, sem þýðir að hvert sem þú ferð muntu draga um 400 kg af rafhlöðu. Þetta er besta og skilvirkasta forritið. Fyrir okkur leikmenn gæti verið réttara að áætla að 100 kWh rafhlaða vegi um 1.000 pund. Svo sem hálft tonn.
Ímyndaðu þér nú eitthvað eins og nýja Hummer SUT, sem segist hafa allt að 213 kWst afl um borð. Jafnvel þótt hershöfðinginn finni nokkur bylting í skilvirkni, mun topp Hummer samt draga um tonn af rafhlöðum. Já, það mun keyra lengra, en vegna allra þessara viðbótarkosta er aukningin á drægni ekki í samræmi við tvöföldun rafhlöðunnar. Auðvitað verður vörubíllinn hans að vera með öflugri - það er minni skilvirkari - vél til að passa. Afköst léttari, styttri valkosta. Eins og sérhver bílaverkfræðingur (hvort sem er fyrir hraða eða sparneytni) mun segja þér, þyngdin er óvinurinn.
Þetta er þar sem burðarvirki rafhlaðan kemur inn. Með því að byggja bíla úr rafhlöðum í stað þess að bæta þeim við núverandi mannvirki hverfur megnið af aukinni þyngd. Að vissu marki - það er að segja þegar öllum burðarhlutum er breytt í rafhlöður - leiðir það til þess að akstursdrægni bílsins er að aukast nánast ekkert þyngdartap.
Eins og þú mátt búast við - vegna þess að ég veit að þú situr þarna og hugsar "Hvílík hugmynd!" - eru hindranir fyrir þessari snjöllu lausn. Hið fyrsta er að ná tökum á hæfileikanum til að búa til rafhlöður úr efnum sem hægt er að nota ekki aðeins sem rafskaut og bakskaut fyrir hvaða grunn rafhlöðu sem er, heldur einnig nógu sterk - og mjög létt! -Mannvirki sem getur borið tveggja tonna bíl og farþega hans og vonast er til að hann verði öruggur.
Það kemur ekki á óvart að tveir helstu þættir öflugustu byggingarrafhlöðunnar hingað til, framleidd af Chalmers Tækniháskólanum og fjárfest af KTH Royal Institute of Technology, tveimur frægustu verkfræðiháskólum Svíþjóðar, eru koltrefjar og ál. Í meginatriðum eru koltrefjar notaðar sem neikvæða rafskautið; jákvæða rafskautið notar litíum járnfosfat húðaða álpappír. Þar sem koltrefjar leiða einnig rafeindir er engin þörf fyrir þungt silfur og kopar. Bakskautinu og rafskautinu er haldið aðskildum með glertrefjagrunni sem inniheldur einnig raflausn, þannig að það flytur ekki aðeins litíumjónir á milli rafskautanna heldur dreifir byggingarálaginu á milli þeirra tveggja. Nafnspenna hvers slíkrar rafhlöðusellu er 2,8 volt, og eins og allar núverandi rafhlöður rafgeyma er hægt að sameina hana til að framleiða 400V eða jafnvel 800V sem eru algeng í daglegum rafknúnum ökutækjum.
Þó þetta sé augljóst stökk, eru jafnvel þessar hátæknifrumur alls ekki tilbúnar fyrir besta tíma. Orkuþéttleiki þeirra er aðeins hverfandi 25 watt-stundir á hvert kíló, og burðarstífleiki þeirra er 25 gígapascals (GPa), sem er aðeins örlítið sterkari en glertrefjar rammans. Hins vegar, með fjármögnun frá sænsku geimferðastofnuninni, notar nýjasta útgáfan nú meira af koltrefjum í stað rafskauta úr álpappír, sem vísindamenn fullyrða að hafi stífleika og orkuþéttleika. Reyndar er búist við að þessar nýjustu kolefni/kolefnisrafhlöður framleiði allt að 75 wattstundir af rafmagni á hvert kíló og Young's stuðull upp á 75 GPa. Þessi orkuþéttleiki gæti enn verið á eftir hefðbundnum litíumjónarafhlöðum, en burðarstífleiki hennar er nú betri en ál. Með öðrum orðum, ská rafhlaðan í undirvagni rafknúinna ökutækja sem er gerð úr þessum rafhlöðum getur verið eins sterk og rafhlaðan úr áli, en þyngdin mun minnka verulega.
Fyrsta notkun þessara hátækni rafhlaðna er nánast örugglega rafeindatækni. Chalmers prófessor Leif Asp sagði: „Á nokkrum árum er alveg hægt að búa til snjallsíma, fartölvu eða rafmagnshjól sem er aðeins helmingi þyngra en í dag og er þéttara. Hins vegar, eins og sá sem hefur umsjón með verkefninu, benti á, „Við það er í raun aðeins takmarkað af ímyndunarafli okkar hér.
Rafhlaðan er ekki aðeins undirstaða nútíma rafknúinna farartækja heldur einnig veikasti hlekkurinn. Jafnvel bjartsýnasta spáin getur aðeins séð tvöfalt meiri orkuþéttleika. Hvað ef við viljum fá ótrúlega drægni sem við öll höfum lofað - og það virðist sem einhver í hverri viku lofi 1.000 kílómetrum á hleðslu? — Við verðum að gera betur en að bæta rafhlöðum í bíla: við verðum að búa til bíla úr rafhlöðum.
Sérfræðingar segja að tímabundin viðgerð á nokkrum skemmdum leiðum, þar á meðal Coquihalla-hraðbrautinni, muni taka nokkra mánuði.
Postmedia leggur metnað sinn í að halda uppi virkum en persónulegum umræðuvettvangi og hvetur alla lesendur til að deila skoðunum sínum á greinum okkar. Það getur tekið allt að klukkutíma fyrir athugasemdir að birtast á vefsíðunni. Við biðjum þig um að halda athugasemdum þínum viðeigandi og virðingu. Við höfum virkjað tilkynningar í tölvupósti - ef þú færð athugasemdasvar, ef athugasemdaþráður sem þú fylgist með er uppfærður eða ef þú fylgist með athugasemd notanda færðu nú tölvupóst. Vinsamlegast skoðaðu samfélagsreglur okkar til að fá frekari upplýsingar og upplýsingar um hvernig eigi að breyta tölvupóststillingum.