חדשות רכב ותחבורה

האם מכונית העתיד תונע באמצעות חשמל נוזלי?

מחקר פורץ דרך של חוקרים מאוניברסיטת גלזגו מציע דרך חדשה לאגירת אנרגיה באמצעות "חשמל נוזלי". טעינה מלאה של סוללה במכונית חשמלית תארך דקות ספורות

0

דמיינו לעצמכם את התסריט הבא: מכונית חשמלית נכנסת למתחם שנראה כמו תחנת דלק, נעמדת לצד מה שנראה כמו משאבת דלק, רובוט שולף משני צידי העמדה שני צינורות שמתחברים לשני פתחים בצד המכונית, וכעבור 60 שניות שולף אותם בחזרה.

 

 

המכונית החשמלית, שנכנסה לתחנה עם סוללה טעונה ב-15%, יוצאת ממנה כעבור קצת יותר מדקה עם סוללה טעונה במלואה לאחר שזאת "תודלקה" בחשמל נוזלי, ויכולה להמשיך בדרכה עם טווח נסיעה של כמה מאות קילומטרים.

כעת אפשר, אולי, להפסיק לדמיין: מאמר שפורסם לאחרונה בעיתון המדעי Nature Chemistry מתאר את הטכנולוגיה שיכולה לאפשר בדיוק את התסריט שתואר כאן, ולאפשר את פריצת הדרך הדרמטית ביותר בתולדות המכונית החשמלית, ואת אחת המהפכות החשובות בתחום התחבורה בכלל.

לפני הכל נעשה רגע "זום אאוט": אחד המאבקים הכלכליים הדרמטיים ביותר שמתחוללים כיום בעולם הוא בחזית אגירת אנרגיה, לשם הפשטות נקרא לזה "סוללות", והוא נוגע לכל תחומי החיים שלנו – החל מכמות החשמל שאפשר לדחוס לתוך הסוללה של הטלפון הסלולרי, דרך ההיתכנות שכלי רכב חשמליים יחליפו מכוניות מונעות במנועי בעירה פנימית, וכלה בתכנון רשת חשמל לאומית ואפשרות להשתמש באנרגיה ממקורות מתחדשים.
למי שישלוט בטכנולוגיה לאגירת אנרגיה יהיה יתרון, לכל הפחות זמני, על-פני כל מי שיתעקש להמשיך לשרוף נפט ופחם – בין אם בתחנות כח ובין אם במנועים של כלי רכב.

בשנים האחרונות קיימת אמנם התקדמות טכנולוגית בכימיה של סוללות – תכולת האנרגיה שלהן גדלה במקביל להוזלת מחיריהן, אבל אם משווים את זה לפריצות דרך משמעותיות אחרות בעולם, למשל "התפרצות" האינטרנט, זינוק בקצב העברת נתונים ותקשורת בכלל, או תאורת LED – מדובר לכל היותר בזחילה. לא מיותר להזכיר, למשל, שטכנולוגיית ליתיום-יון שנחשבת כיום למתקדמת ביותר בשימוש סדרתי הומצאה כבר לפני כארבעים שנים (!) ועדיין סובלת מבעיות שונות.

לקריאה נוספת: המירוץ אחרי הסוללה המוצקה

חוקרים ומהנדסים בכל רחבי העולם שוקדים על רעיונות שונים ומשונים לאגירת אנרגיה, ואחת לכמה חודשים אנחנו מתבשרים על רעיון חדש שנשמע מהפכני. אלא שעד היום לא הגיעה לייצור מסחרי אף סוללה פורצת דרך שמשלבת תכולת אנרגיה רבה עם יכולת גבוהה של פריקה וטעינה, אורך חיים, עמידות בפני חום ורמת בטיחות מספקת.
הרעיון הבא, שמגיע אלינו מאוניברסיטת גלזגו שבסקוטלנד, נשמע כמו מה שכולנו מחכים לו, ואפילו במקרה הגרוע ביותר, אם הוא לא יעבוד, יש בו חידוש פנטסטי מפני שכולו נובע מ"חשיבה מחוץ לקופסא".

רובנו מכירים את המתיחה הצבאית המפורסמת של "לך לאפסנאות ותביא לי אבקת חשמל", וזה בערך מה שעשו פרופסור לרוי (לי) קרונין, יו"ר מחלקת הכימיה באוניברסיטת גלזגו, ד"ר מארק סיימס, מרצה בכיר בתחום האלקטרוכימיה באותו מוסד, וד"ר ג'יא ג'יאן צ'ן, שמוגדר כ"חוקר בקבוצה". באמצעות שימוש בננו טכנולוגיה הם פיתחו חלקיקים נושאי אנרגיה שיכולים להיטען באנרגיה ולפרוק אותה בעת שהם נמצאים בסביבה נוזלית, ואם לקפוץ לרגע לשורה התחתונה מדובר ברעיון שיכול לחולל מהפכה באופן שבו כולנו משתמשים באנרגיה, ובין השאר לצמצם את משך הטעינה של מכוניות חשמליות מכמה שעות לעשרות שניות.

במאמר שפורסם בכתב העת Nature Chemistry מסבירים החוקרים מאוניברסיטת גלזגו כיצד פיתחו מערכת אגירת אנרגיה, בואו נקרא לה "סוללה", שמבוססת על נוזל שבתוכו צפות ננו מולקולות אוגרות אנרגיה שיכולות לאחסן חשמל או גז מימן. "סוללת הזרימה", שאותה הם מכנים "סוללה היברידית-חשמל-מימן", מבוססת על הנדסת מולקולות ננומטריות אשר יכולות לא רק לאחסן אנרגיה אלא גם לשחרר אותה באופן מבוקר, לפי דרישה, מה שמאפשר להשתמש במערכת ככלי לאגירה ולשימוש באנרגיה.

תביא לי שני ליטרים חשמל

לטענת החוקרים, "נוזל האנרגיה" הזה, כשהוא מרוכז, יכול לשאת ולשחרר חשמל או גז מימן שיכול לשמש בעצמו כדלק. השימוש שהם מתארים במחקר שלהם הוא במכונית חשמלית, כאשר צינור אחד שואב מ"מיכל נוזל החשמל" את הנוזל המרוקן מאנרגיה, וצינור אחד מזרים למיכל נוזל טעון באנרגיה, וכל זה קורה בתוך עשרות שניות בלבד.
לדברי החוקרים, שיטה כזאת יכולה לסלול דרך לפיתוח מערכות אחסון אנרגיה חדשות שמתאימות לשימוש במכוניות חשמליות, לצורך אחסון אנרגיה ממקורות מתחדשים ולאמצעי גיבוי לרשת החשמל. וזה לא הכל: המערכת יכולה לשמש גם כממיר אשר יהפוך חשמל לגז מימן, כאשר מבקשים להשתמש במימן עצמו כדלק.

לקריאה נוספת: האם סוללת ליתיום-חמצן תשנה את העולם?

פרופסור קרונין מצוטט בהודעה לעיתונות של אוניברסיטת גלזגו: "כדי שייצור חשמל ממקורות מתחדשים יהיה אפקטיבי נדרשים מתקני אחסון גמישים עם תכולת אנרגיה גבוהה מאד, וזאת במטרה "ליישר" את האופי הלא סדיר של ייצור חשמל בדרך זאת. הגישה שלנו מאפשרת דרך חדשה, אלקטרו-כימית, למטרה הזאת, ויוצרת פריצת דרך בעולם של סוללות למכוניות חשמליות אשר עדיין סובלות מתכולה מוגבלת ודורשות שעות של הטענה. השיטה שלנו פותרת גם את בעיית אורך החיים והעמידות של סוללות כאלה".

בראיון לתוכנית בוקר של ה-BBC תאר פרופסור קרונין את הננו מולקולות שפותחו על-ידי הצוות שלו כ"תחמוצת מתכת שאפשר לדמיין כחלקיקי חלודה אקזוטית", ואמר שאחד היתרונות של השיטה נובע מכך שהיא לא דורשת מנהגים לבצע "שינוי תרבותי-התנהגותי", שכן הם ימשיכו "לתדלק" את המכוניות שלהם בדרך שמוכרת לאנושות ב-120 השנים האחרונות. "בגלל שמדובר בנוזל", הוא אמר, "נוכל להמשיך להשתמש בתשתיות שכולנו מכירים".
באותו ראיון הדגיש פרופסור קרונין שתדלוק בנוזל חשמל אמור לספק למכונית את אותו טווח נסיעה שמקובל כיום ושמערכת האנרגיה הזאת לא "מזדקנת" באותו אופן שבו סוללות חשמליות מתכלות. לדבריו, תהליך הכנת "נוזל האנרגיה" לא מסובך, אבל האתגר הבא יהיה לייצר אותו בכמויות מסחריות.