هوا، سوخت خودروهای آینده

با کاهش منابع اولیه تولید باتری های لیتیوم یونی، خودروسازان درپی آن هستند تا سوخت های جایگزین دیگری بیابند. در همین راستا آنها از هیدروژن، روغن خوراکی و حتی گرافن سوخت تهیه کرده اند.

خبرگزاری مهر-گروه دانش و فناوری، شیوا سعیدی: پس از اختراع خودروهایی با سوخت فسیلی، یکی از دغدغه‌های اصلی تولیدکنندگان چنین موتورهایی و مصرف‌کنندگانش، موضوع آلودگی‌های زیست محیطی آن بود.

آلودگی‌هایی که در مقاطع مختلف باعث شد سوخت‌های دیگری مانند سوخت‌ اتمی هم جایگزین آن شود. اما هر کدام از آنها  با مشکلاتی روبرو بودند. در همین راستا محققان در پی ساخت سوخت‌های جدید و جایگزین برای به حرکت در آوردن خودروها هستند.

در همین راستا خودروهای الکتریکی به بازار عرضه شدند که با باتری های لیتیوم یونی حرکت می کردند. هرچند این خودروها به محیط زیست آسیب کمتری می رسانند اما تولید آنها نیز بدون مشکل نیست.

درحال حاضر تولید کنندگان باتری با مشکل تامین ذخایر مواد اولیه کلیدی باتری های بزرگ روبرو هستند. کبالت و لیتیوم دو ماده اصلی هستند که در این باتری ها به کار می روند که ذخایر مورد نیاز برای این صنعت پرسود را تامین می کنند.

شرکت معدنی Trent Mell of First Cobalt در کانادا در این باره می گوید: کبالت فلز خطرناکی است زیرا ذخایر اندکی دارد. مقدار زیادی از آن تولید نمی شود. ما به کشف ذخایر بیشتر نیاز داریم.

این درحالی است که تولید کنندگان خودروهای مجهز به فناوری بالا  و شرکت های الکترونیکی بدون این فلز نمی توانند به فعالیت خود ادامه دهند.

بنابراین تولید کنندگان خودروهای الکتریکی باید نگران آن باشند که تامین مواد اولیه معدنی یا فرایند های زیربنایی پالایش و فرآوری روی یک منبع متمرکز شود. بدون منابع متنوع احتمال محدودیت ذخایر نیز جدی تر می شود.

درهمین راستا محققان سعی دارند سوخت های جایگزین دیگری برای خودروها بیابند که در زیر برخی از آنها را می خوانید:

خودروهای هیدروژنی در راهند

یکی از این سوخت‌های جایگزین هیدروژن است. این ماده ذخیره انبوهی در جهان دارد. این گاز بی‌رنگ و بی‌بو قابلیت ذخیره سازی و ارائه انرژی دارد. البته این ماده خود به تنهایی در جهان وجود ندارد بلکه از ترکیباتی به دست می‌آید. چند منبع از جمله سوخت‌های فسیلی یا انرژی خورشیدی و زمین گرمایی می‌توانند هیدروژن تولید کنند.

سلول‌های سوختی می‌توانند انرژی شیمیایی هیدروژن را به الکتریسیته تبدیل کنند. چنین موتوری دو تا سه برابر کارآمدتر از موتور احتراقی بنزینی استسلول‌های سوختی می‌توانند انرژی شیمیایی هیدروژن را به الکتریسیته تبدیل کنند. چنین موتوری دوتا سه برابر کارآمدتر از موتورهای احتراقی است که با بنزین کار می‌کنند. در حال حاضر ناوگانی از اتوبوس‌های هیدروژنی در شهر آبردین واقع در اسکاتلند به کار گرفته شده است.

خودروهای هیدروژنی فقط بخار آب منتشر می‌کنند. بسیاری از خودروسازان مشغول آزمایش خودروهای هیدروژنی هستند. BMW Hydrogen۷ یکی از مشهورترین خودروهای هیدروژنی است. البته به دلیل نبود ایستگاه‌های سوختگیری هیدروژنی این فناوری چندان گسترده نیست.

تهیه سوختی از روغن خوراکی

فرآیند تبدیل روغن خوراکی به سوخت بسیار ساده است و حتی می توان در خانه نیز آن را انجام دادبیودیزل نوعی سوخت است که از روغن خوراکی و گریس تهیه می‌شود. هر خودرویی که موتور بنزینی معمولی داشته باشد، می‌تواند با این سوخت نیز حرکت کند.

فرایند تبدیل روغن خوراکی به سوخت بسیار ساده است و حتی می‌توان در خانه نیز آن را انجام داد. حتی در آمریکا بسیاری از افراد سوخت مورد نیاز خود را با استفاده از روغن خوراکی رستوران‌های محلی تهیه می‌کنند.

تامین سوخت از ذرت و نیشکر

اتانول نیز روز به روز بیشتر جای خود را در فهرست سوخت‌های جایگزین باز می‌کند. در حقیقت بیشتر اوقات این ماده در تابستان به بنزین اضافه می‌شود تا از انتشار گازهای گلخانه‌ای بکاهد.

اتانول نوعی الکل است که از گیاهان تامین می‌شود. این ماده در آمریکا از ذرت و در کشورهای دیگر مانند برزیل از نیشکر تامین می‌شود.

بسیاری از خودروسازان اکنون اتومبیل با موتورهایی ساخته‌اند که از چند نوع سوخت استفاده می‌کند. این موتورها علاوه بر سوخت معمولی می‌توانند از اتانول E۸۵ نیز استفاده کنند. این سوخت شامل ۱۵ درصد بنزین و ۸۵ درصد اتانول است.

هوا تبدیل به سوخت می‌شود

اکنون خودروهایی ساخته شده‌اند که هوای فشرده را به شکل سوخت مصرف می‌کنند. در این نوع خودرو هوا در لوله‌های مخصوص فشرده می‌شود.

در موتورهای معمولی خودرو، هوا با بنزین ترکیب می‌شود و سپس احتراق شکل می‌گیرد تا نیروی لازم برای حرکت خودرو ایجاد شود. اما در خودرویی که هوای فشرده را جای سوخت مصرف می‌کند، موتور از انبساط هوای فشرده شده در لوله‌های مخصوص (فشار بالا) برای به کار انداختن پیستون‌های موتور خودرو کمک می‌گیرد.

خودروهای هوای فشرده فقط با این نوع سوخت حرکت نمی‌کنند بلکه موتورهای الکتریکی نیز هوای داخل لوله‌ها را فشرده می‌کنند. با این وجود نمی‌توان این خودروها را الکتریکی به حساب آورد زیرا موتورهای آنان به طور مستقیم چرخ را به حرکت در نمی‌آورد.

 موتورهای الکتریکی بسیار کوچکترند، خودروهای هوای فشرده نیز باید شارژ شوند اما چون موتور آنها انرژی کمتری مصرف می‌کند، مدت زمان شارژ نیز کوتاه‌تر است.

نیتروژن مایع، سوختی کارآمد

این ماده یک سوخت جایگزین دیگر است که مانند هیدروژن در طبیعت مقدار زیادی در آن وجود دارد. خودروهای نیتروژنی در مقایسه با نمونه‌های بنزینی، آلاینده‌های کمتری تولید می‌کنند. اما خودروهای نیتروژنی برخلاف هیدروژنی به نوع متفاوتی از موتور نیاز دارند.

در حقیقت خودروهای نیتروژنی از موتوری شبیه موتور هوای فشرده استفاده می‌کنند. در چنین خودرویی نیتروژن مایع سرد نگهداشته می‌شود. برای روشن کردن خودرو نیتروژن وارد موتور می‌شود. در آنجا پس از داغ شدن منبسط شده و انرژی تولید می‌کند.

باتری‌های گرافنی

یکی از جدیدترین فناوری‌ها برای خودروهای آینده استفاده از باتری‌های گرافنی است. حتی در نمایشگاه اتومبیل جنوا ۲۰۱۷، یک خودروی چینی تمام الکتریکی از شرکت Pininfarina به نمایش درآمد که برای Hybrid Kinetic Group ساخته شده بود.

این خودروی لوکس صندوق دار H۶۰۰  با فناوری باتری گرافنی حرکت می‌کرد. البته مشخصات و قابلیت‌های فنی این خودرو مشخص نشده اما باتری‌های گرافنی در مقایسه با نمونه‌های لیتیوم یونی ۵۰ تا ۱۰۰ برابر کارآمدتر هستند و تراکم انرژی آنها ۵ تا ۱۰ برابر بیشتر است.

سال ۲۰۵۰ نیمی از خودروهای جهان برقی می شوند

تحلیلگران موسسه مالی مورگان استنلی پیش بینی می کنند تا ۲۰۵۰ میلادی فروش جهانی خودروهای برقی سالانه از ۱۳ میلیون دستگاه فراتر می رود.

همچنین آنها پیش بینی می کنند تا این تاریخ نزدیک ۴۷ درصد خودروهای جهان برقی باشند. بنابراین با توجه به روند به وجود آمده و کاهش ذخایر لازم برای تولید باتری های لیتیوم یونی باید سوخت های جایگزین دیگر را نیز به کار گرفت.

منبع: خبرگزاری مهر