Исследователи разработали прототип аккумуляторов для летающих электромобилей
Группа исследователей из университета Пенсильвании (Penn State University) изучает требования к летающим электромобилям с вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL). Параллельно они проектируют и испытывают аккумуляторы в качестве источников питания для таких транспортных средств.
Заведующий кафедрой машиностроения и директор центра электрохимических двигателей в университете Пенсильвании Чао-Ян Ван (Chao-Yang Wang) выразил мнение, что в будущем летающие электромобили позволят значительно сократить время поездок, поскольку открывается ещё одно измерение для их передвижения. Однако он также отмечает, что электрические летающие аппараты с вертикальным взлетом и посадкой будут очень требовательны в отношении аккумуляторов, обеспечивающих их питание. Исследователи обозначили технические требования к аккумуляторным батареям летающих электромобилей и сообщили о прототипе такой АКБ в издании Joule.
Чао-Ян Ван говорит, что аккумуляторы для летающих транспортных средств должны иметь очень высокую энергетическую плотность, чтобы поддерживать приемлемый запас хода. Кроме того, они должны обеспечивать высокую мощность при взлёте и посадке. При движении вертикально вниз или вверх требуется много энергии. Кроме того, эти аккумуляторы должны быстро восполнять заряд в перерывах между перелетами.
При коммерческой эксплуатации таких транспортных средств исследователи ожидают, что они смогут совершать две поездки в день в часы пик. По их мнению, так стоимость транспорта оправдается. Их первое применение, по словам Чао-Ян Ван, перевозка 3─4 человек из города в аэропорт на расстояние примерно 80 км (около 50 миль).
Важное значение для таких аккумуляторных батарей имеет масса. Ведь они будут подниматься транспортным средством вверх и вниз. Исследователи считают, что после запуска eVTOL на коротких поездках можно будет обеспечить скорость 160, а на длительных до 320 км/час.
В порядке эксперимента ученые протестировали две энергоёмкие литий-ионные аккумуляторные батареи. При использовании на транспортном средстве eVTOL они могут заряжаться достаточной энергией для запаса хода 80 км примерно за 5─10 минут. В течение всего срока эксплуатации эти аккумуляторы могут выдержать 2 тысячи быстрых зарядов и более.
Чао-Ян Ван со своей командой использовали технологию, над которой они трудились при разработке аккумуляторов для электромобилей. Основной смысл здесь заключается в обеспечении нагрева аккумулятора для быстрой зарядки. При этом нагрев нужно обеспечить аккуратно, чтобы не было проблем с литием. Они также планируют использовать нагрев аккумулятора для увеличения отдачи энергии, чтобы обеспечить необходимую мощность при взлете и посадке.
Исследователи использовали никелевую фольгу, которая обеспечивает быстрый нагрев аккумулятора до 60 по Цельсию. Как считает Чао-Ян Ван, в аккумуляторах для eVTOL требуется три свойства, которые работают друг против друга. Например, высокая энергетическая плотность препятствует быстрой зарядке, быстрая скорость заряда уменьшает ресурс возможных циклов заряд-разряд. Исследователям нужно объединить всё это в одной аккумуляторной батарее.
Ещё одним важным свойством аккумуляторов для летающих электромобилей является то, что они должны всегда иметь некоторый заряд. Это для мобильных телефонов не страшен внезапный разряд. И даже для наземного электромобиля не так страшна разрядка аккумуляторной батареи в пути. Здесь же нужно обязательно иметь запас энергии, который позволит приземлиться при определённых обстоятельствах. То есть, аккумулятор летающего транспортного средства должен иметь запас прочности.
Аккумуляторная батарея в разряженном состоянии имеет низкое внутреннее сопротивление. Чем выше её заряд, тем сложнее передавать энергию в неё и процесс зарядки замедляется по мере увеличения заряда аккумулятора. Однако исследователи установили, что при нагреве аккумулятора можно делать частичную подзарядку, которая займет не более 10 минут.
Чао-Ян Ван считает, что проделанная работа демонстрирует коммерческую жизнеспособность транспортных средств eVTOL. По его мнению, она показывает, что людям не требуется огромного количества времени для получения работоспособных образцов.
В работе над этим проектом участвовали доценты Сяо-Гуан Ян (Xiao-Guang Yang) и Шанхай Ге (Shanhai Ge), а также доктор Дэн Лю (Teng Liu) и Эрик Раундтри (Eric Roundtree). Финансирование проекта предоставили:
- Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии министерства энергетики США;
- Фонд Уильяма Дифендерфера (William E. Diefenderfer);
- Программа передачи технологий для малого бизнеса ВВС США.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
