تويت
السيارة الكهربائية - الطاقة الكهربائية .. الفيزياء
السيارة الكهربائية
يمتلىء جو الجزر البريطانية وحدها كل عام بستة ملايين طن من غاز أول أكسيد الكربون الذي ينتج من احتراق الوقود في محركات السيارات . والطريقة الوحيدة للتخلص من هذا التلوث تكون باستبدال المحركات التي تعمل بالاحتراق الداخلي بمحركات كهربائية وحتى يومنا هذا لم يتحقق هذا الاستبدال بسبب صعوبة حل مسألة تخزين الطاقة الكهربائية . وكما يبين الجدول الموجود في الصفحة ۳۱ ، فان باستطاعة كيلوغرام واحد من النفط تخزين طاقة تزيد اربعمئة مرة عن الطاقة التي يختزنها مركم لا يحتوي الا على كلغ واحد من الرصاص بمعنى اخر ، للحصول على الطاقة الموجودة في خمسة غالونات من النفط ( ۱۸ كلغ ) لا بد من استعمال ۷ اطنان ( ۷۲۰۰ كلغ من النضائد ) مقابل ذلك ، لا يستطيع أحد أن ينكر أن كفاية المحركات الكهربائية اكثر من كفاية المحركات التي تدار بالنفط بمرتين أو أكثر ، الا أن وزن البطاريات اللازمة في السيارة لاجتياز نفس المسافة كفيل وحده بزيادة وزنها الى حد كبير .
ولحل هذه المشكلة ، سلكت الابحاث الجارية سبيلين مختلفين - تحسين أنواع المركمات من جهة ، ووضع خلايا وقودية قابلة للتشغيل من جهة ثانية والفرق بين المركم والخلية الوقودية هو أن الاول يستطيع تخزين الطاقة فيما تقوم الثانية بتوليدها وقد تم فعليا انتاج مركمات من الرصاص أدخلت عليها تحسينات جمة وأصبحت قادرة على تزويد السيارة المخففة من ناحية الوزن بالطاقة التي تجعلها تقطع مسافة ٣٠ ميلا بسرعة أقصاها ۳۰ ميلا بالساعة . وهناك نوع آخر من البطاريات بدأ يبشر بنتائج حسنة ، وكان قد استخدم سابقا لتزويد سيارة اختبار بما تحتاجه من طاقة وقد اعطت مردودا يكبر من خمس إلى سبع مرات عن مردود النضيدة العادية وهناك مركمات اكثر تعقيدا تصنع من خلايا الصوديوم والكبريت أو الليثيوم والكلور . وهي قادرة على تخزين كمية من الطاقة في الكيلوغرام الواحد تفوق الكمية . المخزنة في المركمات العادية بـ ١٥ مرة ، الا أنها في الوقت نفسه لا تعمل الا على درجة حرارة ٣٠٠ م ، مما يجعلها غـير صالحة للعمل من الناحية العملية .
يتغذى المركم بالطاقة الكهربائية خلال عملية الشحن ويخزنها على شكل طاقة كيميائية ، ثم يعيدها كهرباء اثناء عملية التفريغ .
أما الخلية الوقودية ، فانها تتغذى بالوقود والاكسجين وتحول الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربائية بشكل مباشر ويعتاش المركم على الكهرباء ولا حاجة لملئه ثانية بالمواد الكيميائية أما الخلية الوقودية فانها ، على العكس من ذلك ، لا تعتاش على المواد الكيميائية ، وليست بحاجة لعملية الشحن على الاطلاق .
وتعتبر الخلايا الوقودية بمثابة محولات شديدة الكفاية تحول الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربائية ( تبلغ كفايتها حوالي ٨٠ % ) . وبالرغم من قوة طاقتها النوعية بالنسبة للمحركات العادية ، فانها كبيرة الحجم وتحتاج الى مكان واسع وربما كان شيوع استعمالها الطائرات سببا في القيام بتطويرها حتى تصبح صالحة للاستعمال في النقل البري .
( الى اليسار ) الخلية الوقودية خارصين / هواء . ( الى اليمين ) الخلية الوقودية هدروجين / اكسجين .
السيارة الكهربائية
يمتلىء جو الجزر البريطانية وحدها كل عام بستة ملايين طن من غاز أول أكسيد الكربون الذي ينتج من احتراق الوقود في محركات السيارات . والطريقة الوحيدة للتخلص من هذا التلوث تكون باستبدال المحركات التي تعمل بالاحتراق الداخلي بمحركات كهربائية وحتى يومنا هذا لم يتحقق هذا الاستبدال بسبب صعوبة حل مسألة تخزين الطاقة الكهربائية . وكما يبين الجدول الموجود في الصفحة ۳۱ ، فان باستطاعة كيلوغرام واحد من النفط تخزين طاقة تزيد اربعمئة مرة عن الطاقة التي يختزنها مركم لا يحتوي الا على كلغ واحد من الرصاص بمعنى اخر ، للحصول على الطاقة الموجودة في خمسة غالونات من النفط ( ۱۸ كلغ ) لا بد من استعمال ۷ اطنان ( ۷۲۰۰ كلغ من النضائد ) مقابل ذلك ، لا يستطيع أحد أن ينكر أن كفاية المحركات الكهربائية اكثر من كفاية المحركات التي تدار بالنفط بمرتين أو أكثر ، الا أن وزن البطاريات اللازمة في السيارة لاجتياز نفس المسافة كفيل وحده بزيادة وزنها الى حد كبير .
ولحل هذه المشكلة ، سلكت الابحاث الجارية سبيلين مختلفين - تحسين أنواع المركمات من جهة ، ووضع خلايا وقودية قابلة للتشغيل من جهة ثانية والفرق بين المركم والخلية الوقودية هو أن الاول يستطيع تخزين الطاقة فيما تقوم الثانية بتوليدها وقد تم فعليا انتاج مركمات من الرصاص أدخلت عليها تحسينات جمة وأصبحت قادرة على تزويد السيارة المخففة من ناحية الوزن بالطاقة التي تجعلها تقطع مسافة ٣٠ ميلا بسرعة أقصاها ۳۰ ميلا بالساعة . وهناك نوع آخر من البطاريات بدأ يبشر بنتائج حسنة ، وكان قد استخدم سابقا لتزويد سيارة اختبار بما تحتاجه من طاقة وقد اعطت مردودا يكبر من خمس إلى سبع مرات عن مردود النضيدة العادية وهناك مركمات اكثر تعقيدا تصنع من خلايا الصوديوم والكبريت أو الليثيوم والكلور . وهي قادرة على تخزين كمية من الطاقة في الكيلوغرام الواحد تفوق الكمية . المخزنة في المركمات العادية بـ ١٥ مرة ، الا أنها في الوقت نفسه لا تعمل الا على درجة حرارة ٣٠٠ م ، مما يجعلها غـير صالحة للعمل من الناحية العملية .
يتغذى المركم بالطاقة الكهربائية خلال عملية الشحن ويخزنها على شكل طاقة كيميائية ، ثم يعيدها كهرباء اثناء عملية التفريغ .
أما الخلية الوقودية ، فانها تتغذى بالوقود والاكسجين وتحول الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربائية بشكل مباشر ويعتاش المركم على الكهرباء ولا حاجة لملئه ثانية بالمواد الكيميائية أما الخلية الوقودية فانها ، على العكس من ذلك ، لا تعتاش على المواد الكيميائية ، وليست بحاجة لعملية الشحن على الاطلاق .
وتعتبر الخلايا الوقودية بمثابة محولات شديدة الكفاية تحول الطاقة الكيميائية الى طاقة كهربائية ( تبلغ كفايتها حوالي ٨٠ % ) . وبالرغم من قوة طاقتها النوعية بالنسبة للمحركات العادية ، فانها كبيرة الحجم وتحتاج الى مكان واسع وربما كان شيوع استعمالها الطائرات سببا في القيام بتطويرها حتى تصبح صالحة للاستعمال في النقل البري .
( الى اليسار ) الخلية الوقودية خارصين / هواء . ( الى اليمين ) الخلية الوقودية هدروجين / اكسجين .
تعليق