Jet paketleri, robot hizmetçiler ve uçan arabaların hepsi 21. yüzyılın vaatleriydi. Bunun yerine mekanize, otonom elektrikli süpürgelerimiz var. Şimdi Penn Eyaleti araştırmacılarından oluşan bir ekip, elektrikli dikey kalkış ve iniş (eVTOL) araçlarına yönelik gereksinimleri araştırıyor ve potansiyel pil güç kaynaklarını tasarlayıp test ediyor.
Penn State Elektrokimyasal Motor Merkezi direktörü, "Uçan arabaların çok fazla zamanı ortadan kaldırma, üretkenliği artırma ve gökyüzü koridorlarını ulaşıma açma potansiyeline sahip olduğunu düşünüyorum" dedi. “Ancak elektrikli dikey kalkış ve iniş araçları oldukça zorlu teknoloji piller için.”
Wang, "Uçan arabaların pilleri, havada kalabilmeniz için çok yüksek enerji yoğunluğuna ihtiyaç duyuyor" dedi. “Ayrıca kalkış ve iniş sırasında da çok yüksek güce ihtiyaçları var. Dikey olarak yukarı aşağı hareket etmek çok fazla güç gerektiriyor.”
Wang, yoğun saatlerde yüksek gelir elde edilebilmesi için pillerin de hızla şarj edilmesi gerektiğini belirtiyor. Bu araçların sık sık kalkış-iniş yaptığını, hızlı ve sık şarj edildiğini görüyor.
Wang, "Ticari olarak, araçların maliyetini karşılamak için bu araçların trafiğin yoğun olduğu saatlerde günde iki kez 15 sefer yapmasını beklerdim" dedi. "İlk kullanım muhtemelen bir şehirden yaklaşık 50 mil boyunca üç ila dört kişiyi taşıyan bir havaalanına olacaktır."
Aracın aküleri kaldırıp indirmesi gerekeceğinden ağırlık da bu akülerin dikkate alınması gereken bir husustur. Wang'a göre, eVTOL havalandıktan sonra kısa yolculuklarda ortalama hız saatte 100 mil, uzun yolculuklarda ise ortalama 200 mil olacak.
Araştırmacılar, beş ila on dakika içinde 50 millik bir eVTOL yolculuğu için yeterli enerjiyle şarj olabilen, enerji açısından yoğun iki lityum iyon pili deneysel olarak test etti. Bu piller, kullanım ömürleri boyunca 2,000'den fazla hızlı şarja dayanabilir.
Wang ve ekibi, üzerinde çalıştıkları teknolojiyi elektrikli araç aküleri için kullandı. Önemli olan, pile zarar veren ve tehlikeli olan lityum yükselmeleri oluşmadan hızlı şarjı mümkün kılmak için pili ısıtmaktır. Bataryanın ısıtılmasının aynı zamanda bataryada tutulan enerjinin hızlı bir şekilde boşaltılarak kalkış ve inişlere olanak sağladığı ortaya çıktı.
Araştırmacılar, pili hızlı bir şekilde 140 Fahrenheit dereceye getiren bir nikel folyo ekleyerek pilleri ısıtıyorlar.
Wang, "Normal koşullar altında bir eVTOL pili için gerekli olan üç özellik birbirine karşı çalışır" dedi. "Yüksek enerji yoğunluğu hızlı şarjı azaltır ve hızlı şarj genellikle olası şarj döngülerinin sayısını azaltır. Ancak üçünü de tek bir pille yapabiliyoruz.”
Uçan arabaların tamamen benzersiz bir yönü, pillerin her zaman bir miktar şarjı muhafaza etmesi gerektiğidir. Örneğin tamamen boşalıp yeniden şarj edildiğinde en iyi şekilde çalışan cep telefonu pillerinin aksine, uçan bir araba pilinin havada tamamen boşalmasına asla izin verilemez çünkü havada kalmak ve inmek için güce ihtiyaç vardır. Uçan araba aküsünde her zaman bir güvenlik payının olması gerekir.
Pil boşaldığında, şarj olmaya karşı iç direnç düşüktür, ancak kalan şarj ne kadar yüksek olursa, pile daha fazla enerji itmek de o kadar zor olur. Genellikle pil doldukça şarj işlemi yavaşlar. Ancak pilin ısıtılmasıyla şarj işlemi beş ila on dakika aralığında kalabiliyor.
Wang, "Umarım bu yazıda yaptığımız çalışma, insanlara bu araçları nihayet elde etmek için 20 yıla daha ihtiyacımız olmadığı konusunda sağlam bir fikir verecektir" dedi. "Bunu gösterdiğimize inanıyorum eVTOL Ticari olarak uygun.”