همکاری لامبورگینی و دانشگاه MIT در توسعه ابرخازن برای جایگزینی باتری خودروهای الکتریکی
همکاری شرکت لامبورگینی و مؤسسه‌ی تکنولوژی ماساچوست به منظور توسعه‌ی فناوری ابرخازن‌های جدید در خودروهای سوپراسپرت هیبریدی می‌تواند منجر به جهشی عظیم در ذخیره‌سازی انرژی باتری خودروهای الکتریکی شود. اگر این فناوری همان‌طور که انتظار می‌رود تکامل یابد، می‌تواند جایگزینی برای باتری خودروی الکتریکی باشد و به‌طور چشمگیری زمان شارژ این خودروها را کاهش دهد.
خازن‌ها کاربردهای مختلفی دارند و استفاده از خازن‌های قدیمی در دستگاه‌های الکترونیکی رایج است. از خازن‌ها می‌توان به‌عنوان مخزن الکتریکی استفاده کرد. در این حالت خازن به سرعت شارژ می‌شود و به همان سرعت نیز شارژ خود را از دست می‌دهد. تأمین انرژی الکتریکی منبع تغذیه و ایجاد تغییرات در سطح ولتاژ منبع تغذیه به وسیله‌ی آمپلی‌فایرها صورت می‌گیرد. به همین دلیل از خازن‌ها معمولا برای ذخیره‌ی انرژی برای آمپلی‌فایرها استفاده می‌کنند. یکی از کاربردهای خازن‌ها، استفاده از آن‌ها در فلش دوربین است. خازن شارژ می‌شود، سپس شارژش را تخلیه می‌کند تا فلش دوربین روشن شود و در لحظه شارژش تمام می‌شود. امروزه از ابرخازن‌ها بیشتر برای ذخیره‌سازی انرژی پیل‌های سوختی در خودروهای الکتریکی و هیبریدی استفاده می‌کنند نه برای تولید انرژی حرکتی موردنیاز خودروهای الکتریکی.
برخلاف باتری، خازن‌ها قطعاتی کاملا مکانیکی هستند که هیچ واکنش شیمیایی در آن‌ها اتفاق نمی‌افتد. به همین دلیل سریع شارژ می‌شوند و به سرعت نیز شارژ خالی می‌کنند. دهه‌هاست که از ابرخازن‌ها در خودروهای الکتریکی و هیبریدی استفاده می‌شود. ابرخازن‌ها نسبت به قطعات مشابه کوچک‌تر خود با قدرت بیشتری عمل می‌کنند و فقط دارای تفاوت‌هایی در ساختارهای داخلی خود هستند.
توسعه‌دهندگان پیل سوختی به ارزش ابرخازن‌ها جهت تولید توان کوتاه‌مدت و انفجاری برای شتاب‌گیری خودرو پی بردند؛ زیرا این کاری است که پیل‌های سوختی از عهده آن بر نمی‌آیند. ابرخازن‌های به کار رفته در هوندا FCX-V4 قادر به تولید ۳۰ کیلو وات انرژی اما فقط به مدت ۱۰ تا ۱۵ ثانیه هستند. هوندا FCX-V4 اولین خودروی الکتریکی پیل سوختی است که در سال ۲۰۰۲ در ایالات متحده آمریکا مجوز فروش عمومی گرفت.
ابرخازن‌های موجود با این ظرفیت نمی‌توانند جایگزین باتری‌ها باشند. اما این فناوری می‌تواند تا چند سال آینده تغییر کند. این امر با استفاده از مواد سازنده‌ای صورت می‌گیرد که به‌طور انتخابی از آن‌ها در ابرخازن‌ها استفاده می‌شود. همه‌ی ابرخازن‌ها دارای الکترودهای پوشیده شده از کربن هستند، اما پروفسور میرچیا دینکا و گروه تحت رهبریش در مؤسسه‌ی MIT، نوع جدیدی از مواد سازنده را به‌عنوان جایگزین کشف کرده‌اند که به آن‌ها چارچوب‌های فلزی-آلی (MOF) گفته می‌شود. این مواد مانند اسفنج، متخلخل و پرمنفذ هستند و ساختار پرپیچ و خم‌شان دارای سطح بزرگ‌تری است که در مقایسه با کربن‌های معمولی به کار رفته در ابرخازن‌ها، ظرفیت و حجم بیشتری به آن‌ها می‌دهد. هرچه مساحت بزرگتر باشد، انرژی که خازن می‌تواند ذخیره کند، بیشتر است.
اما چارچوب‌های فلزی-آلی رساناهای ضعیفی برای جریان الکتریسیته هستند که یکی از معایب آن‌ها است. محققان مؤسسه‌ی MIT در این مرحله گام تازه‌ای برداشتند. چارچوب‌های فلزی-آلی جدید آن‌ها، خودشان رسانای الکتریکی هستند که وقتی در مساحت بزرگ‌تری قرار می‌گیرند، ظرفیت انرژی ابرخازن را افزایش می‌دهند. بنابراین هر جا که ابرخازنی با ظرفیت بالا داشته باشیم، آن ابرخازن می‌تواند مثل یک باتری عمل کند.
نسل فعلی چارچوب‌های فلزی-آلی MIT، تازه در نقطه‌ی شروع خود هستند. انتظار می‌رود که مساحت این مواد به‌طور چشمگیری افزایش یابد. این امر موجب نزدیک شدن ظرفیت ذخیره‌سازی ابرخازن‌ها به باتری‌های خودروهای الکتریکی می‌شود. ابرخازنی با چنین قدرت فوق‌العاده‌ای، می‌تواند بسیار سریع شارژ شود.
در سال ۱۹۸۳، شرکت Xtrac که استارتاپی در زمینه‌ی تولید جعبه‌دنده برای خودروهای موتوراسپرت بود، برای خودروی فورد اسکورت ۵۶۷ اسب بخاری مارتین شنچ در مسابقات رالی کراس، سیستم چهار چرخ محرک منحصربفردی طراحی کرد. این شرکت به‌تازگی از اکسل الکتریکی خود با نام e-axle برای مسابقات قهرمانی رالی کراس ۲۰۲۴-۲۰۲۱ رونمایی کرده است. از اکسل الکتریکی تنها در موتورهایی با قدرت بیشتر از ۳۴۰ اسب‌بخار می‌توان استفاده کرد. این اکسل‌ها سیستم روغنِکاری نیمه خشک و نوعی دیفرانسیل لغزش محدود پلکانی دارند و وزن‌شان فقط ۲۱ کیلوگرم است. استفاده از این دو سیستم در هر خودرویی می‌تواند آن خودرو را به سیستم چهار چرخ محرک مجهز کند.
نظرات