Реактивные ранцы, горничные-роботы и летающие машины - все это было обещанием 21 века. Вместо этого мы получили механизированные автономные пылесосы. Сейчас группа исследователей из Пенсильвании изучает требования к электромобилям с вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL), а также проектирует и испытывает потенциальные источники питания от батарей.
«Я думаю, что летающие автомобили могут сэкономить много времени, повысить производительность и открыть небесные коридоры для транспорта», — директор Центра электрохимических двигателей в штате Пенсильвания. «Но электрические машины вертикального взлета и посадки очень сложны. technology для батарей».
«Батареи для летающих автомобилей требуют очень высокой плотности энергии, чтобы вы могли оставаться в воздухе», - сказал Ван. «И им также нужна очень высокая мощность при взлете и посадке. Чтобы двигаться вертикально вверх и вниз, требуется много энергии ».
Ван отмечает, что аккумуляторы также необходимо будет быстро перезаряжать, чтобы в часы пик можно было получить высокий доход. Он видит, что у этих машин частые взлеты и посадки и они быстро и часто перезаряжаются.
«С коммерческой точки зрения я ожидаю, что эти автомобили будут совершать 15 поездок, дважды в день в час пик, чтобы оправдать их стоимость», - сказал Ван. «Первое использование, вероятно, будет из города в аэропорт, в котором будут перевозиться от трех до четырех человек на расстояние около 50 миль».
Для этих аккумуляторов также важен вес, так как транспортному средству придется поднимать и опускать аккумуляторы. По словам Ванга, после запуска eVTOL в коротких поездках средняя скорость будет 100 миль в час, а в длительных - 200 миль в час.
Исследователи экспериментально проверили две энергоемкие литий-ионные батареи, которые могут заряжаться с достаточной энергией для поездки на eVTOL на расстояние 50 миль за пять-десять минут. Эти батареи могут выдержать более 2,000 быстрых зарядов в течение своего срока службы.
Ван и его команда использовали технологию, над которой они работали, для аккумуляторов электромобилей. Главное - нагреть аккумулятор, чтобы обеспечить быструю зарядку без образования шипов лития, которые могут повредить аккумулятор и быть опасными. Оказывается, нагрев батареи также позволяет быстро разряжать энергию, хранящуюся в батарее, чтобы обеспечить взлет и посадку.
Исследователи нагревают батареи с помощью никелевой фольги, которая быстро нагревает батарею до 140 градусов по Фаренгейту.
«В нормальных условиях три атрибута, необходимые для батареи eVTOL, работают друг против друга», - сказал Ван. «Высокая плотность энергии снижает быструю зарядку, а быстрая зарядка обычно сокращает количество возможных циклов перезарядки. Но мы можем сделать все три в одной батарее ».
Совершенно уникальным аспектом летающих автомобилей является то, что батареи всегда должны сохранять некоторый заряд. В отличие, например, от аккумуляторов мобильных телефонов, которые лучше всего работают, если они полностью разряжены и заряжены, аккумулятор летающего автомобиля никогда не может полностью разрядиться в воздухе, потому что энергия необходима, чтобы оставаться в воздухе и приземляться. В аккумуляторе летающего автомобиля всегда должен быть запас прочности.
Когда батарея разряжена, внутреннее сопротивление зарядке низкое, но чем выше оставшийся заряд, тем труднее передать больше энергии в батарею. Обычно зарядка замедляется по мере заполнения батареи. Однако при нагревании батареи время подзарядки может составлять от пяти до десяти минут.
«Я надеюсь, что работа, которую мы проделали в этой статье, даст людям твердое представление о том, что нам не нужно еще 20 лет, чтобы наконец получить эти автомобили», - сказал Ван. «Я считаю, что мы продемонстрировали, что эВВОЛ коммерчески выгодно ».