Luna trecută, zone mari din Statele Unite s-au confruntat cu frisoane de vânt sub zero, prin care aerul înghețat din Arctica a stabilit temperaturi scăzute record, lăsând zeci de oameni morți, a creat o cerere record de energie și a oprit electricitatea la zeci de mii.în nord-vest.Vremea rece a avut o altă consecință neintenționată: a dezvăluit cât de vulnerabile sunt vehiculele electrice la temperaturi scăzute, mulți șoferi de vehicule electrice rămânând blocați după ce vehiculele lor rămân prematur fără suc.

>

Conform Asociației Americane de Automobile AAA, un vehicul electric poate pierde până la 12% din autonomie când temperaturile scad la 20 de grade și până la 41% dacă porniți încălzirea cabină.Cu alte cuvinte, pentru fiecare 100 de mile de condus combinat urban/autostradă la temperaturi de 20°F, raza de acțiune a unui vehicul electric scade la 59 de mile.Pierderea de autonomie din cauza temperaturilor scăzute variază în funcție de modelul EV, un BMW 13s având o reducere medie a autonomiei cu 20,4% la 21 F în scenariile combinate de pornire/oprire HVAC; Tesla Model S 75D pierde 11,3%, în timp ce un Volkswagen 3-golf vede o deteriorare de 6,9%.Bateriile EV funcționează mai puțin eficient în condiții de frig, în timp ce timpii de încărcare se pot dubla sau chiar tripla pentru vehiculele electrice mai vechi.

Din fericire, o soluție la îndemână ar putea fi la colț: cercetătorii de la Universitatea din Birmingham lucrează la un sistem de stocare a energiei care combină energia cu microunde și o pompă de căldură chimică pentru a produce încălzire sau răcire la cerere.

Denumit e-Thermal bank, sistemul este conceput ca o sursă de energie secundară pentru vehiculele electrice care poate folosi electricitatea pentru a conduce un sistem termochimic de înaltă densitate 1600Wh/Kg.Banca termică este "încărcată” la stația de încărcare a vehiculelor electrice utilizând energia cu microunde pentru a disocia o pereche de vapori solidi.

În timpul descărcării, procesul este inversat prin introducerea vaporilor într-un reactor pentru a genera căldură, în timp ce faza opusă folosește un evaporator pentru a genera răcire simultan.De fapt, acest proces de încărcare stochează energia cu microunde în interiorul mașinii, în banca e-Thermal.

"Am urmărit să transferăm aceste sarcini de management termic într-un proces condus de microunde.Cuptorul cu microunde este o metodă rapidă de încălzire, deoarece microundele pătrund uniform prin materiale și astfel furnizează energie în mod uniform în corpul materialului”, a declarat profesorul Yongliang Li, care este catedră de inginerie a energiei termice la Școala de Inginerie Chimică din Birmingham, după cum a raportat Coolingpost..com.

Costul energiei poate fi redus la minimum prin cuplarea cu un contor inteligent pentru a încărca sistemul atunci când energia este ieftină, iar energia stocată poate fi utilizată în orice moment.Previzăm că, înlocuind HVAC convențional și, eventual, o mică parte a pachetului de baterii, băncile e-Thermal ar oferi un control eficient al temperaturii în cabină și o extindere a intervalului de până la 70%, la un cost mai mic decât creșterea capacității bateriei”, a adăugat Li.

University of Birmingham Enterprise a depus deja o cerere de brevet pentru sistemul bancar e-Thermal și caută parteneri comerciali pentru acordarea de licențe de colaborare sau co-dezvoltare.

Mărirea capacității bateriei EV

Banca e-Thermal a Universității din Birmingham pare o modalitate simplă, dar eficientă de a crește autonomia de rulare a vehiculelor electrice.Oamenii de știință de pretutindeni au lucrat la tehnologii care vizează creșterea capacității energetice a bateriilor EV.

Profesorul Soojin Park, candidatul la doctorat Minjun Je și Dr.Hye Bin Son de la Departamentul de Chimie de la Universitatea de Știință și Tehnologie Pohang POSTECH a dezvoltat o baterie Li-ion de înaltă densitate energetică care utilizează microparticule de siliciu și electroliți polimeri gel care crește densitatea energiei bateriei cu 40%.

Folosirea siliciului ca material pentru baterii prezintă mai multe provocări.În primul rând, siliciul crește în volum de mai mult de trei ori în timpul încărcării, apoi se contractă la dimensiunea inițială în timpul descărcării, impactând negativ eficiența bateriei.

Angajarea de siliciu de dimensiuni nanometrice 10-9 m abordează problema; din păcate, procesul de producție nu este doar extrem de complex, ci și astronomic costisitor, făcându-l nepractic pentru bateriile comerciale.Echipa de cercetare POSTECH a reușit să dezvolte un sistem de baterii economic, dar stabil, pe bază de siliciu, utilizând electroliți polimeri gel.Spre deosebire de electroliții lichizi convenționali, electroliții de gel există în stare solidă sau gel într-o structură polimerică elastică care prezintă o stabilitate mai bună decât electroliții lor lichizi.

Oamenii de știință au folosit un fascicul de electroni pentru a forma legături covalente între electroliții de gel și particulele de micro-siliciu.Aceste legături covalente dispersează stresul intern cauzat de expansiunea volumului, atenuând modificările volumului de microsiliciu și sporind stabilitatea structurală.

Rezultatul a fost remarcabil: noua baterie prezintă performanțe stabile chiar și cu microparticule de siliciu 5μm, de o sută de ori mai mari decât cele utilizate în anozii tradiționali de nanosiliciu.Cea mai bună parte: noua baterie are o densitate de energie cu 40% mai mare decât bateriile convenționale Li-ion.În plus, procesul de fabricație simplu facilitează comercializarea acestuia.

Aici, în S.U.A., Laboratorul Național Argonne al Departamentului Energiei din SUA a dezvoltat o baterie litiu-aer care utilizează un electrolit solid care ar putea crește densitatea de energie a bateriei de până la patru ori mai mult baterii Li-ion.

"De peste un deceniu, oamenii de știință de la Argonne și din alte părți au lucrat ore suplimentare pentru a dezvolta o baterie cu litiu care să folosească oxigenul din aer.Bateria cu litiu-aer are cea mai mare densitate de energie proiectată dintre toate tehnologiile de baterii luate în considerare pentru următoarea generație de baterii, dincolo de litiu-ion”, a declarat anul trecut Larry Curtiss, Argonne Distinguished Fellow, într-o declarație de presă.