للسيارات الكهربائية.. إبتكار جديد مهم جداً

طوّر مهندسو جامعة ميشيغان عملية تصنيع مُعدّلة لبطاريات السيارات الكهربائية، تحسّن بشكل كبير من سرعة الشحن في الطقس البارد.
ويُعالج هذا الابتكار أحد أكبر المخاوف المتعلقة بتبني السيارات الكهربائية، التي تكمن في انخفاض الكفاءة في درجات الحرارة المنخفضة، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".
وصرح نيل داسغوبتا، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية وعلوم وهندسة المواد بجامعة ميشيغان "نتوقع أن يكون هذا النهج خياراً يمكن لمصنّعي بطاريات السيارات الكهربائية اعتماده دون الحاجة إلى تغييرات كبيرة في المصانع الحالية".
وتحدد الدراسة مساراً جديداً لتحقيق شحن فائق السرعة في درجات حرارة منخفضة دون المساس بكثافة الطاقة.
ويمكن لبطاريات الليثيوم أيون، التي تستخدم هذه الطريقة، الشحن أسرع بنسبة 500% حتى في درجات حرارة منخفضة تصل إلى -10 درجات مئوية.
ويكمن التحسين الرئيسي في تعديل هيكلي وطلاء يمنع تراكم الليثيوم على الأقطاب الكهربائية، وهي مشكلة شائعة تضعف أداء البطارية.
ونتيجة لذلك، تحتفظ هذه البطاريات بنسبة 97% من سعتها بعد 100 دورة شحن سريع في درجات حرارة دون الصفر.
تخزّن بطاريات السيارات الكهربائية القياسية الطاقة وتطلقها عن طريق نقل أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية عبر محلول إلكتروليت سائل.
مع ذلك، في درجات الحرارة الباردة، تتباطأ هذه الحركة، مما يقلل من كفاءة البطارية وسرعة الشحن.
ولزيادة مدى الشحن، عمد مصنعو السيارات إلى جعل أقطاب البطاريات أكثر سمكاً، لكن هذا يُبطئ أيضاً عملية الشحن.
في السابق، طوّر فريق داسغوبتا تقنية لتحسين سرعة الشحن من خلال إنشاء مسارات بطول 40 ميكرومتراً في القطب الموجب.
وباستخدام الحفر بالليزر، سمحوا لأيونات الليثيوم بالتحرك بحرية أكبر، مما حسّن الشحن في درجة حرارة الغرفة. مع ذلك، ظل الشحن البارد يشكّل تحدياً.
واكتشف الفريق أن طبقة كيميائية تتشكل على سطح القطب في الظروف الباردة هي السبب، في جعل الشحن البارد تحدياً
وأوضح مانوج جانجيد، الباحث الرئيسي في الهندسة الميكانيكية والمؤلف المشارك في الدراسة "هذا الطلاء يمنع شحن القطب بالكامل، مما يُقلل مرة أخرى من سعة البطارية".
ولحل هذه المشكلة، استخدم الباحثون طلاءً زجاجياً رقيقاً بسمك 20 نانومتراً مصنوعاً من كربونات الليثيوم.
ومنع هذا تكوّن الطبقة السطحية المشكّلة، وعند دمجه مع القنوات المحفورة بالليزر، نتج عنه شحن أسرع بنسبة 500% في درجات الحرارة المتجمدة.
وصرح تاي تشو، الحاصل حديثاً على درجة الدكتوراه في الهندسة الميكانيكية والمؤلف الرئيسي للدراسة: "من خلال التآزر بين البنى ثلاثية الأبعاد والواجهة الاصطناعية، يُمكن لهذا العمل أن يُعالج في آنٍ واحد المعضلة الثلاثية المتمثلة في الشحن السريع في درجات حرارة منخفضة للقيادة لمسافات طويلة".
ومع ازدياد شعبية السيارات الكهربائية، لا يزال تردد المستهلكين قائماً، وكشف استطلاع حديث أجرته الجمعية الأمريكية للسيارات (AAA) أن نسبة البالغين الأمريكيين الذين يحتمل أن يشتروا سيارة كهربائية انخفضت من 23% في عام 2023 إلى 18% في عام 2024.
وأحد أكبر المخاوف هو كيفية انخفاض مدى السيارات الكهربائية في الشتاء، مقترناً بسرعات شحن أبطأ. وقد أبرزت التقارير الصادرة عن موجة البرد في كانون الثاني 2024 أن أوقات شحن بعض السيارات امتدت لأكثر من ساعة، بسبب درجات الحرارة المتجمدة. (24)

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

التحري

١٧-٠٥-٢٠٢٥

• التحري

'مبنى يتحدى الزلازل'.. إبتكار ثوري وخارق!

طور مهندسون كنديون نظام إنشاء مبتكراً يعزز قدرة المباني الشاهقة على تحمل الزلازل القوية، ليضمن ليس فقط بقاء المبنى سليماً، بل يحافظ أيضاً على سلامة ساكنيه. وظلّ نموذج ناطحة سحاب فانكوفر النموذجية، المكون من 30 طابقاً، والذي طوّره باحثون في جامعة كولومبيا البريطانية (UBC)، صامداً بالكامل أمام أكثر من 100 محاكاة زلزالية متنوعة، شملت زلازل طويلة الأمد وعالية الشدة، وفق 'إنترستينغ إنجينيرينغ'. وبإشراف الدكتور توني يانغ، أستاذ الهندسة المدنية والمؤلف الرئيسي للدراسة، اختبر الفريق الهيكل في المختبر الدولي المشترك لأبحاث هندسة الزلازل (ILEE) في شنغهاي، الصين. ويُعد هذا النموذج من القلائل عالمياً المجهز بطاولة اهتزاز كبيرة تحاكي بدقة ظروف الزلازل الحقيقية التي تتعرض لها المباني الشاهقة، وتم تعريضه لصدمات تماثل النشاط الزلزالي المتوقع في منطقة كاسكاديا القريبة من الساحل الغربي لكندا. صمم بذكاء ليدوم وأكد يانغ، رئيس مختبر الهياكل الذكية في جامعة كولومبيا البريطانية، أن النظام ظل سليماً ويعمل بكامل طاقته بعد الاختبارات الصارمة، وأضاف 'يمكن للمالك أن يطمئن إلى أن المبنى وشاغليه ومحتوياته محميون أثناء وبعد الاهتزازات الشديدة'. ويستخدم النظام تقنيات متقدمة تشمل أساسات متأرجحة، أذرعاً خارجية، ومخمدات عالية الأداء، تسمح للمبنى بالاهتزاز مع القوى الزلزالية بدلاً من مقاومتها بصلابة. وهذا التصميم يمتص ويبدد طاقة الزلزال، مما يقلل بشكل كبير من الأضرار الهيكلية مقارنة بالهياكل التقليدية الصلبة التي تواجه الزلازل بمقاومة مباشرة، في حين يخفف النظام الجديد من الإجهاد على المبنى ويطيل عمره الافتراضي. وتم تطوير واختبار بعض عناصر النظام، بما في ذلك تصميم حاصل على براءة اختراع وفريد من نوعه خاص بالجامعة، داخلياً، ونتيجةً لذلك، حتى بعد اهتزازات شديدة، لم يُظهر الهيكل أي ضرر يُذكر، وهي نتيجة حاسمة لضمان استمرارية المبنى بعد الزلزال، مما يضمن ليس فقط صموده، بل أيضاً استمرارية استخدامه. ثورة في السلامة من الزلازل ويُعد هذا المشروع الأكبر من نوعه في العالم، حيث اختبر الفريق أكبر هيكل بُني بقلب خرساني على طاولة اهتزاز، والذي يلعب دوراً أساسياً في مقاومة القوى الجانبية للزلازل. وتوفر محاكاة سلوك هذا القلب الخرساني في سيناريوهات واقعية بيانات حيوية لتطوير تصاميم أكثر أماناً في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، يُخفف النظام الضغط على القلب الخرساني والأساسات، مما يتيح إنشاء مبانٍ أخف وزناً بمساحات داخلية أكبر، وهو ما يجعل التصميم أكثر اقتصادية وجاذبية للمطورين. ويعتزم الفريق التعاون مع شركات هندسية وشركاء محليين لتطبيق هذا الابتكار في مشاريع بناء مستقبلية، مؤكداً أن النظام الجديد يمثل نقلة نوعية نحو بناء مبانٍ شاهقة آمنة وأكثر مرونة في المناطق الزلزالية حول العالم. (24)

القناة الثالثة والعشرون

١٧-٠٥-٢٠٢٥

• القناة الثالثة والعشرون

"مبنى يتحدى الزلازل".. إبتكار ثوري وخارق!

طور مهندسون كنديون نظام إنشاء مبتكراً يعزز قدرة المباني الشاهقة على تحمل الزلازل القوية، ليضمن ليس فقط بقاء المبنى سليماً، بل يحافظ أيضاً على سلامة ساكنيه. وظلّ نموذج ناطحة سحاب فانكوفر النموذجية، المكون من 30 طابقاً، والذي طوّره باحثون في جامعة كولومبيا البريطانية (UBC)، صامداً بالكامل أمام أكثر من 100 محاكاة زلزالية متنوعة، شملت زلازل طويلة الأمد وعالية الشدة، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ". وبإشراف الدكتور توني يانغ، أستاذ الهندسة المدنية والمؤلف الرئيسي للدراسة، اختبر الفريق الهيكل في المختبر الدولي المشترك لأبحاث هندسة الزلازل (ILEE) في شنغهاي، الصين. ويُعد هذا النموذج من القلائل عالمياً المجهز بطاولة اهتزاز كبيرة تحاكي بدقة ظروف الزلازل الحقيقية التي تتعرض لها المباني الشاهقة، وتم تعريضه لصدمات تماثل النشاط الزلزالي المتوقع في منطقة كاسكاديا القريبة من الساحل الغربي لكندا. صمم بذكاء ليدوم وأكد يانغ، رئيس مختبر الهياكل الذكية في جامعة كولومبيا البريطانية، أن النظام ظل سليماً ويعمل بكامل طاقته بعد الاختبارات الصارمة، وأضاف "يمكن للمالك أن يطمئن إلى أن المبنى وشاغليه ومحتوياته محميون أثناء وبعد الاهتزازات الشديدة". ويستخدم النظام تقنيات متقدمة تشمل أساسات متأرجحة، أذرعاً خارجية، ومخمدات عالية الأداء، تسمح للمبنى بالاهتزاز مع القوى الزلزالية بدلاً من مقاومتها بصلابة. وهذا التصميم يمتص ويبدد طاقة الزلزال، مما يقلل بشكل كبير من الأضرار الهيكلية مقارنة بالهياكل التقليدية الصلبة التي تواجه الزلازل بمقاومة مباشرة، في حين يخفف النظام الجديد من الإجهاد على المبنى ويطيل عمره الافتراضي. وتم تطوير واختبار بعض عناصر النظام، بما في ذلك تصميم حاصل على براءة اختراع وفريد من نوعه خاص بالجامعة، داخلياً، ونتيجةً لذلك، حتى بعد اهتزازات شديدة، لم يُظهر الهيكل أي ضرر يُذكر، وهي نتيجة حاسمة لضمان استمرارية المبنى بعد الزلزال، مما يضمن ليس فقط صموده، بل أيضاً استمرارية استخدامه. ثورة في السلامة من الزلازل ويُعد هذا المشروع الأكبر من نوعه في العالم، حيث اختبر الفريق أكبر هيكل بُني بقلب خرساني على طاولة اهتزاز، والذي يلعب دوراً أساسياً في مقاومة القوى الجانبية للزلازل. وتوفر محاكاة سلوك هذا القلب الخرساني في سيناريوهات واقعية بيانات حيوية لتطوير تصاميم أكثر أماناً في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، يُخفف النظام الضغط على القلب الخرساني والأساسات، مما يتيح إنشاء مبانٍ أخف وزناً بمساحات داخلية أكبر، وهو ما يجعل التصميم أكثر اقتصادية وجاذبية للمطورين. ويعتزم الفريق التعاون مع شركات هندسية وشركاء محليين لتطبيق هذا الابتكار في مشاريع بناء مستقبلية، مؤكداً أن النظام الجديد يمثل نقلة نوعية نحو بناء مبانٍ شاهقة آمنة وأكثر مرونة في المناطق الزلزالية حول العالم. (24) انضم إلى قناتنا الإخبارية على واتساب تابع آخر الأخبار والمستجدات العاجلة مباشرة عبر قناتنا الإخبارية على واتساب. كن أول من يعرف الأحداث المهمة. انضم الآن شاركنا رأيك في التعليقات تابعونا على وسائل التواصل Twitter Youtube WhatsApp Google News

ليبانون 24

١٧-٠٥-٢٠٢٥

• ليبانون 24

"مبنى يتحدى الزلازل".. إبتكار ثوري وخارق!

طور مهندسون كنديون نظام إنشاء مبتكراً يعزز قدرة المباني الشاهقة على تحمل الزلازل القوية، ليضمن ليس فقط بقاء المبنى سليماً، بل يحافظ أيضاً على سلامة ساكنيه. وظلّ نموذج ناطحة سحاب فانكوفر النموذجية، المكون من 30 طابقاً، والذي طوّره باحثون في جامعة كولومبيا البريطانية (UBC)، صامداً بالكامل أمام أكثر من 100 محاكاة زلزالية متنوعة، شملت زلازل طويلة الأمد وعالية الشدة، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ". وبإشراف الدكتور توني يانغ، أستاذ الهندسة المدنية والمؤلف الرئيسي للدراسة، اختبر الفريق الهيكل في المختبر الدولي المشترك لأبحاث هندسة الزلازل (ILEE) في شنغهاي، الصين. ويُعد هذا النموذج من القلائل عالمياً المجهز بطاولة اهتزاز كبيرة تحاكي بدقة ظروف الزلازل الحقيقية التي تتعرض لها المباني الشاهقة، وتم تعريضه لصدمات تماثل النشاط الزلزالي المتوقع في منطقة كاسكاديا القريبة من الساحل الغربي لكندا. صمم بذكاء ليدوم وأكد يانغ، رئيس مختبر الهياكل الذكية في جامعة كولومبيا البريطانية ، أن النظام ظل سليماً ويعمل بكامل طاقته بعد الاختبارات الصارمة، وأضاف "يمكن للمالك أن يطمئن إلى أن المبنى وشاغليه ومحتوياته محميون أثناء وبعد الاهتزازات الشديدة". ويستخدم النظام تقنيات متقدمة تشمل أساسات متأرجحة، أذرعاً خارجية، ومخمدات عالية الأداء، تسمح للمبنى بالاهتزاز مع القوى الزلزالية بدلاً من مقاومتها بصلابة. وهذا التصميم يمتص ويبدد طاقة الزلزال، مما يقلل بشكل كبير من الأضرار الهيكلية مقارنة بالهياكل التقليدية الصلبة التي تواجه الزلازل بمقاومة مباشرة، في حين يخفف النظام الجديد من الإجهاد على المبنى ويطيل عمره الافتراضي. وتم تطوير واختبار بعض عناصر النظام، بما في ذلك تصميم حاصل على براءة اختراع وفريد من نوعه خاص بالجامعة، داخلياً، ونتيجةً لذلك، حتى بعد اهتزازات شديدة، لم يُظهر الهيكل أي ضرر يُذكر، وهي نتيجة حاسمة لضمان استمرارية المبنى بعد الزلزال، مما يضمن ليس فقط صموده، بل أيضاً استمرارية استخدامه. ثورة في السلامة من الزلازل ويُعد هذا المشروع الأكبر من نوعه في العالم، حيث اختبر الفريق أكبر هيكل بُني بقلب خرساني على طاولة اهتزاز، والذي يلعب دوراً أساسياً في مقاومة القوى الجانبية للزلازل. وتوفر محاكاة سلوك هذا القلب الخرساني في سيناريوهات واقعية بيانات حيوية لتطوير تصاميم أكثر أماناً في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك، يُخفف النظام الضغط على القلب الخرساني والأساسات، مما يتيح إنشاء مبانٍ أخف وزناً بمساحات داخلية أكبر، وهو ما يجعل التصميم أكثر اقتصادية وجاذبية للمطورين. ويعتزم الفريق التعاون مع شركات هندسية وشركاء محليين لتطبيق هذا الابتكار في مشاريع بناء مستقبلية، مؤكداً أن النظام الجديد يمثل نقلة نوعية نحو بناء مبانٍ شاهقة آمنة وأكثر مرونة في المناطق الزلزالية حول العالم. (24)