بالنسبة للعديد من سائقي السيارات الكهربائية، فإن القلق الأكبر أثناء السير على الطريق هو الخوف من نفاد الشحن. لكن محاولات البحث المحموم عن محطة شحن يمكن أن تصبح قريبًا ذكريات من الماضي، وذلك بفضل عباءة حرارية جديدة تعد بجعل البطاريات تدوم لفترة أطول.
بنات أفكار باحثين صينيين
بحسب ما نشرته "ديلي ميل" البريطانية، إن العباءة من بنات أفكار باحثين من جامعة شنغهاي جياو تونغ، وهي مصممة للحفاظ على السيارات الكهربائية باردة في الصيف ودافئة في الشتاء، وتجدر الإشارة إلى أن العباءة تقوم بوظيفتها دون الحاجة إلى أي مدخلات طاقة خارجية.
قال دكتور كيهانغ كوي، كبير الباحثين في الدراسة، إن "العباءة الحرارية مثل أغطية المركبات والمباني والمركبات الفضائية أو حتى الموائل خارج كوكب الأرض للحفاظ على البرودة في الصيف والدفء في الشتاء".
تأثير ارتفاع وانخفاض الحرارة
من المعروف أن أداء السيارات الكهربائية يتأثر في البرودة الشديدة، لأن البطاريات تعمل بكفاءة أقل عندما تنخفض درجات الحرارة إلى صفر وما دون الصفر درجة مئوية.
تعتمد بطاريات الليثيوم أيون في معظم السيارات الكهربائية الحديثة على تفاعل كيميائي لتخزين الكهرباء وإطلاقها، ولكن عندما يكون الجو أكثر برودة، تتباطأ العملية وبالتالي تقيد أداء البطارية، مما يؤدي إلى خسارة كبيرة في نطاق الشحن القابل للاستخدام.
درجة الحرارة المثالية
وكما أوضح مهندسو شركة الشحن الكهربي العام Osprey، تتمتع بطاريات السيارات الكهربائية بدرجة حرارة مثالية تتراوح بين 20 و25 درجة مئوية.
كما يتأثر مخزون الشحن الكهربائي للبطاريات عندما يكون الطقس أكثر سخونة بشكل سلبي لأن يتداخل بشكل كبير مع التفاعل الكيميائي ونقل الطاقة في البطارية. لذا، صمم الباحثون عباءة حرارية يمكن أن تخمد تقلبات درجات الحرارة الطبيعية.
ألياف السيليكا وسبائك الألومنيوم
تحتوي العباءة، التي يطلق عليها اسم Janus Thermal Cloak ، على مكونين رئيسيين – طبقة خارجية تعكس ضوء الشمس وطبقة داخلية تساعد على حبس الحرارة بالداخل. تم تصنيع الطبقة الخارجية من ألياف رقيقة من السيليكا مطلية برقائق من نيتريد البورون السداسي، وهي مادة خزفية تشبه الرسم. يتم جدل الألياف ونسجها معًا في قماش، قبل ربطها بالطبقة الداخلية من سبائك الألومنيوم.
مدى فعالية متميز
لتقييم مدى فعالية العباءة الحرارية، أجرى فريق الباحثين تجاربهم على المركبات الكهربائية المتوقفة في أماكن مكشوفة في شنغهاي، حيث تم اختبار سيارة مكشوفة وتبين أن درجة حرارة مقصورتها وصلت إلى 50.5 درجة مئوية في منتصف النهار. ولكن عند وضع العباءة الحرارية على السيارة توقفت درجة حرارة المقصورة الداخلية عند 22.8 درجة مئوية، أي 27.7 درجة مئوية أقل.
وفي منتصف الليل، لم تنخفض درجة حرارة السيارات المغطاة بالعباءة الحرارية أبدًا إلى ما دون 0 درجة مئوية، أي أنها كانت أعلى بـ6.8 درجة مئوية من درجة الحرارة في الخارج.
احترار بدون مدخلات طاقة
قال دكتور كوي إنها "المرة الأولى، التي يمكن فيها تحقيق ارتفاع في درجة حرارة أعلى من درجة الحرارة المحيطة بنحو 7 درجات مئوية خلال ليالي الشتاء، ومن المثير للدهشة أنه لا توجد مدخلات للطاقة أو أشعة الشمس ولا يزال بالإمكان إحداث الاحترار".
تطبيقات في العالم الحقيقي
يقول فريق الباحثين إن العباءة الحرارية مصممة بشكل هادف لجعل زيادة الإنتاج أسهل في المستقبل، وأنه يتم حاليًا إجراء مزيد من الاختبارات الميدانية على نطاق واسع وتحليل لترجمة مقاييس وأداء العباء الحراري بغرض تحقيق فوائد اقتصادية في العالم الحقيقي، مثل النسبة المئوية لعمر البطارية التي يمكننا زيادتها أو مقدار الطاقة الكهربائية التي سيمكن توفيره سنويًا إذا تم توسيع نطاق استخدام العباءة الحرارية لتشمل المركبات والمباني".