Greg Offer เป็นนักวิจัยรุ่นเยาว์ที่เป็นผู้นำกลุ่มพลวัตในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล แต่เขามองไปข้างหน้าไกลที่สุดเท่าที่ 2050 ในโครงการยานยนต์แห่งอนาคต. ข้อเสนอเชื่อการใช้พลังงานไฟฟ้าของยานพาหนะบนท้องถนน, และส่งผลให้มีการเคลื่อนตัวออกห่างจากเครื่องยนต์สันดาป, จะเกิดขึ้นในช่วงชีวิตของเขา.

“ฉันกำลังค้นคว้าข้อมูลเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว,” เสนอว่า, “หวังว่าจะเร่งให้เร็วขึ้นหรืออย่างน้อยก็ทำให้เราสามารถเลือกทางเลือกอื่นได้เร็วกว่านี้หากเราต้องการ” ทางเลือกอื่นที่กลุ่มของ Offer กำลังศึกษา ได้แก่ เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน, แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและซุปเปอร์คาปาซิเตอร์.

ข้อเสนอนั้นไม่เชื่อเรื่องพระเจ้าว่าเทคโนโลยีใดที่ประสบความสำเร็จกับเครื่องยนต์สันดาป. “ฉันไม่ต้องการเลือกผู้ชนะ,” เขาพูดว่า, “กระแสในอุตสาหกรรมยานยนต์ที่มีต่อการใช้พลังงานไฟฟ้าอยู่ในใจผมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้. ข้อโต้แย้งเพียงอย่างเดียวคือว่ามันจะเกิดขึ้นเร็วแค่ไหน”

ขณะนี้เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นสำหรับกลุ่มวิจัยของ Offer เนื่องจากรถยนต์ไฮบริดและรถยนต์ไฟฟ้ากำลังเริ่มค้นหาตลาดเฉพาะกลุ่มที่สมเหตุสมผลในเชิงพาณิชย์. คำถามที่ขับเคลื่อนข้อเสนอคือเทคโนโลยีเหล่านี้สามารถแยกตัวออกจากกลุ่มเหล่านั้นได้เร็วและรวดเร็วเพียงใด, เช่น ขบวนรถขนส่งสินค้า, เข้าสู่ตลาดรถยนต์มวลชน. และสิ่งที่สามารถทำได้เพื่อเร่งมันก็คือ.

กลับมาที่ห้องทดลอง, ความท้าทายล่าสุดสำหรับ Offer และเพื่อนร่วมงานของเขาคือการทำความเข้าใจว่าแบตเตอรี่ไฟฟ้าเสื่อมลงและล้มเหลวอย่างไร. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นปัจจุบันยังไม่ดีพอสำหรับรถยนต์โดยสารทั่วไปตามที่ Offer กล่าว.

พวกเขาทำได้ดีในโทรศัพท์มือถือ, แล็ปท็อปและแม้แต่มอเตอร์ไซค์ไฟฟ้า (ซึ่งจีนมีเงินหลายร้อยล้านอยู่บนท้องถนนแล้ว). แต่สำหรับยานยนต์กระแสหลักนั้นใช้พลังงาน, ความหนาแน่นของพลังงานและราคาของแบตเตอรี่ทั้งหมดจำเป็นต้องปรับปรุงด้วยปัจจัยหนึ่ง 2 หรือ 3 เพื่อให้สามารถทำงานได้.

ในระหว่างนี้, อุตสาหกรรมยานยนต์ยังคงจำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ปัจจุบันในรถยนต์ไฮบริดหรือรถยนต์ไฟฟ้าในอีกทศวรรษหน้า. นี่คือจุดที่ Offer และเพื่อนร่วมงานหวังว่าจะสร้างความแตกต่าง. เมื่อเปรียบเทียบกับเงินหลายพันล้านดอลลาร์ที่ใช้ไปกับการวิจัยวัสดุใหม่และเซลล์แบตเตอรี่แต่ละเซลล์, มีการใช้น้อยมากในการออกแบบชุดแบตเตอรี่.

รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดทั่วไปใช้แบตเตอรี่ที่ให้พลังงาน 1-2 กิโลวัตต์ชั่วโมง, แต่รถยนต์ไฟฟ้าก็ต้องการ 20 กิโลวัตต์-ชั่วโมงหรือมากกว่านั้น. นี้แปลเป็น 100 เซลล์แบตเตอรี่ต่อคันบอกว่าข้อเสนอและน้ำหนักอยู่ที่ไหน, ปริมาณและประสิทธิภาพของก้อนแบตเตอรี่กลายเป็นปัจจัยสำคัญ.

iPad จำนวนมากคือแบตเตอรี่, เสนอว่า. ลองจินตนาการว่าคุณจำเป็นต้องมี iPad ประมาณหนึ่งร้อยเครื่องเพื่อขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า. ลักษณะการทำงานและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ดังกล่าวแตกต่างอย่างมากจากเซลล์แต่ละเซลล์.

การวินิจฉัยและคาดการณ์ว่าแบตเตอรี่เสื่อมสภาพและล้มเหลวอย่างไรในสภาพแวดล้อมที่เป็นหลุมเป็นบ่อร้อนของยานพาหนะบนท้องถนนถือเป็นความท้าทายอย่างมาก. เป้าหมายคือการเชื่อมโยงวิทยาศาสตร์เข้ากับวิศวกรรมศาสตร์โดยการเจาะลึกลงไปในรายละเอียดทางเคมีที่ Offer กล่าว.

อุตสาหกรรมต้องการเครื่องมือในการคาดการณ์ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ เพื่อให้สามารถออกแบบระบบการจัดการระบายความร้อนที่จะลดอัตราความล้มเหลวให้เหลือน้อยที่สุด. ปัจจุบันไม่มีเครื่องมือเหล่านั้น, เสนอว่า, ดังนั้นเราจึงพยายามพัฒนาสิ่งเหล่านี้ต่อไป 4 ถึง 5 ปีที่. “หากเราทำสิ่งนั้นได้ เราก็จะได้รับผลกระทบอย่างแท้จริง”

แหล่งที่มา:

www.imperial.ac.uk