Máy bay phản lực, người giúp việc robot và ô tô bay đều là những hứa hẹn cho thế kỷ 21. Thay vào đó, chúng tôi có máy hút bụi tự động, được cơ giới hóa. Hiện một nhóm các nhà nghiên cứu của Penn State đang khám phá các yêu cầu đối với phương tiện cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện (eVTOL), đồng thời thiết kế và thử nghiệm các nguồn năng lượng pin tiềm năng.
“Tôi nghĩ ô tô bay có khả năng loại bỏ rất nhiều thời gian, tăng năng suất và mở ra các hành lang trên trời cho giao thông vận tải”, giám đốc Trung tâm Động cơ Điện hóa, bang Pennsylvania. “Nhưng các phương tiện cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện rất khó khăn công nghệ cho pin.”
Wang nói: “Pin cho ô tô bay cần mật độ năng lượng rất cao để bạn có thể ở trong không khí. “Và chúng cũng cần năng lượng rất cao trong quá trình cất cánh và hạ cánh. Nó đòi hỏi rất nhiều sức mạnh để đi lên và xuống theo chiều thẳng đứng ”.
Wang lưu ý rằng pin cũng sẽ cần được sạc lại nhanh chóng để có thể có doanh thu cao trong giờ cao điểm. Ông nhận thấy những chiếc xe này thường xuyên cất cánh, hạ cánh và sạc lại nhanh chóng và thường xuyên.
“Về mặt thương mại, tôi hy vọng những chiếc xe này sẽ thực hiện 15 chuyến, hai lần một ngày vào giờ cao điểm để phù hợp với chi phí của các phương tiện,” Wang nói. “The first use will probably be from a city to an airport carrying three to four people about 50 miles.”
Trọng lượng cũng là một vấn đề cần cân nhắc đối với các loại pin này vì xe sẽ phải nâng và hạ pin. Once the eVTOL takes off, on short trips the average speed would be 100 miles per hour and long trips would average 200 miles per hour, according to Wang.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm hai loại pin lithium-ion dày đặc năng lượng có thể sạc lại đủ năng lượng cho chuyến đi dài 50 dặm eVTOL trong 2,000 đến XNUMX phút. Những viên pin này có thể duy trì hơn XNUMX lần sạc nhanh trong suốt thời gian sử dụng.
Wang và nhóm của ông đã sử dụng công nghệ mà họ đang nghiên cứu cho pin xe điện. Điều cốt yếu là làm nóng pin để cho phép sạc nhanh mà không hình thành các gai liti làm hỏng pin và nguy hiểm. Nó chỉ ra rằng làm nóng pin cũng cho phép xả nhanh năng lượng được giữ trong pin để cho phép cất cánh và hạ cánh.
Các nhà nghiên cứu làm nóng pin bằng cách kết hợp một lá niken đưa pin nhanh chóng đến 140 độ F.
Wang nói: “Trong những trường hợp bình thường, ba thuộc tính cần thiết cho pin eVTOL hoạt động chống lại nhau. “Mật độ năng lượng cao làm giảm khả năng sạc nhanh và sạc nhanh thường làm giảm số chu kỳ sạc lại có thể. Nhưng chúng tôi có thể thực hiện cả ba điều đó trong một viên pin duy nhất ”.
Một khía cạnh hoàn toàn độc đáo của ô tô bay là pin luôn phải duy trì một lượng điện tích. Ví dụ, không giống như pin điện thoại di động, hoạt động tốt nhất nếu được xả hết và được sạc lại, pin của ô tô bay không bao giờ được phép xả hoàn toàn trong không khí vì cần có năng lượng để duy trì trên không và hạ cánh. Luôn luôn cần có một giới hạn an toàn trong pin ô tô bay.
Khi pin cạn, điện trở bên trong để sạc sẽ thấp, nhưng mức sạc còn lại càng cao thì càng khó đẩy nhiều năng lượng vào pin hơn. Thông thường, việc sạc lại chậm khi pin đầy. Tuy nhiên, bằng cách làm nóng pin, việc sạc lại có thể duy trì trong khoảng từ năm đến mười phút.
Wang nói: “Tôi hy vọng rằng công việc mà chúng tôi đã thực hiện trong bài báo này sẽ cho mọi người một ý tưởng vững chắc rằng chúng tôi không cần 20 năm nữa để có được những chiếc xe này. “Tôi tin rằng chúng tôi đã chứng minh rằng eVTOL là khả thi về mặt thương mại. ”