كانت الطائرات النفاثة والفتيات الروبوتات والسيارات الطائرة هي وعود القرن الحادي والعشرين. وبدلاً من ذلك، ما حصلنا عليه هو مكانس كهربائية ميكانيكية قائمة بذاتها. يقوم الآن فريق من الباحثين في ولاية بنسلفانيا بدراسة متطلبات المركبات الكهربائية ذات الإقلاع والهبوط العمودي (eVTOL) وكذلك تطوير واختبار المصادر المحتملة لطاقة البطارية. وقال تشاو يانغ وانغ، صاحب كرسي ويليام إي ديفيندر للهندسة الميكانيكية ومدير معهد ويليام إي. ديفيندر للهندسة الميكانيكية: "أعتقد أن السيارات الطائرة لديها القدرة على توفير الكثير من الوقت، وزيادة الإنتاجية، ويمكن أن تفتح ممرات الجنة للنقل". مركز المحركات الكهروكيميائية بولاية بنسلفانيا.
تعد مركبات الإقلاع والهبوط العمودي الكهربائية تقنية متطورة جدًا للبطاريات في الوقت الحالي. حدد الباحثون المتطلبات الفنية لبطاريات السيارات الطائرة وقدموا تقريرًا اليوم (7 يونيو) في مجلة جول حول نموذج أولي للبطارية. يقول وانغ: "يلزم وجود كثافة طاقة عالية، حتى تتمكن من البقاء في الهواء". "وتحتاج أيضًا إلى أن تكون قادرة على توفير طاقة عالية للإقلاع والهبوط حيث يلزم قدر كبير من القوة لرفع وخفض السيارة عموديًا". وأشار وانغ إلى أن البطاريات تحتاج أيضًا إلى إعادة شحنها بسرعة من أجل تحقيق إيرادات عالية خلال ساعات الذروة. ويرى أن هذه المركبات تحتاج إلى الإقلاع والهبوط بشكل متكرر وإعادة شحنها بسرعة. وقال وانغ: "سيتطلب الأمر 15 رحلة، مرتين يوميًا خلال ساعات الذروة، لتبرير تكلفة المركبات". ومن المرجح أن يكون النشر الأول من مدينة إلى مطار يحمل ثلاثة إلى أربعة أشخاص لمسافة 50 ميلًا تقريبًا.
يلعب الوزن أيضًا دورًا مهمًا في هذه البطاريات حيث يجب على السيارة رفع وهبوط مصادر الطاقة الثقيلة والضخمة. بمجرد بدء تشغيل eVTOL، سيكون متوسط السرعة 100 ميل في الساعة للرحلات القصيرة و200 ميل في الساعة للرحلات الأطول. تحتاج بطاريات eVTOL إلى الشحن بسرعة. يمكن لهذه البطاريات أن تتحمل أكثر من 2000 دورة شحن سريع خلال عمرها الافتراضي. ومن أجل تحقيق ذلك، استفاد الفريق من التكنولوجيا التي كان يعمل عليها لبطاريات السيارات الكهربائية. مفتاح الشحن السريع هو تدفئة البطارية للسماح لها بالشحن بسرعة دون تكوين طفرات الليثيوم، والتي يمكن أن تلحق الضرر بالبطارية وتشكل خطراً على صحة البطارية. ولكن اتضح أن تسخين البطارية يستنزف أيضًا الطاقة الموجودة فيها بسرعة كبيرة.
يقوم الباحثون بتسخين البطاريات عن طريق دمج رقائق النيكل التي ترفع درجة حرارة البطارية بسرعة إلى 140 درجة فهرنهايت. وقال وانغ: "في ظل الظروف العادية، تعمل الخصائص الثلاثة المطلوبة لبطارية eVTOL بشكل متعارض مع بعضها البعض". تعمل كثافة الطاقة العالية على تقليل الشحن السريع، كما أن الشحن السريع بشكل عام يقلل من دورات الشحن المحتملة، ولكن يمكننا الآن تحقيق كل هذه الدورات الثلاثة في بطارية واحدة.
