تاریخچه برقی کردن خودرو ۲ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی

تاریخچه برقی کردن خودرو ۲ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه مهندسی صنایع

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم – یون

شیمی، اجزا، انواع و اصطلاحات

فصل ۲ : تاریخچه برقی کردن خودرو

برق را می توان بعنوان یکی از ساده ترین و راحت ترین پدیده مدرن زمانی تلقی نمود که چندان دیگر به چشم نمی آید. تا زمانی که با قطعی برق مواجه نشویم به ارزش آن پی نبرده و متعاقبا آن است که تشخیص می دهیم چگونه برق عمیقا در زندگی روزانه ما ریشه دوانده است. یکی از جالب ترین واقعیت ها در مورد برق و بخصوص ذخیره سازی انرژی برقی و خودروهای برقی این است که آنها ایده های کاملاَ جدیدی هستند. در این فصل، سابقه مربوط به رشد بازار برق، ذخیره انرژی باتری و خودروی برقی را مورد بررسی قرار می دهیم. بر این مبنا، سیر زمانی توسعه اولین باتری های ذخیره انرژی در اواخر انقلاب صنعتی، یعنی زمانی که برق به صورت انبوه در دسترس بوده و قابلیت عرضه آن جهت برقی کردن خودرو بوجود آمد، فرآیندی که از اواخر سده ۱۸۰۰ شروع شده و تا به امروز ادامه یافته است.

اما از خود سوال می کنید چرا باید به سابقه باتری ذخیره برقی و خودروی برقی توجه داشته باشیم ؟ همان طور که چندین بار قبلا ذکر شد کسانی که نمی توانند گذشته را به خاطر بیاورند محکوم به تکرار آن هستند. همگام با هر نوآوری تکنولوژیکی، باتری ذخیره انرژی بطور خاص به برقی شدن خودرو برمی گردد که فراز و نشیب های زیادی را در طی ۱۵۰ سال گذشته داشته است. بنابراین کسب یک شناخت بنیادی از نحوه تکامل فن آوری ممکن است نقش مهمی را در شناخت جایگاهی که ممکن است در آینده ادامه داشته باشد و این که چه عوامل کلیدی موفقیت امروزی را شکل می دهند ایفا کند.

پذیرش یک فن آوری جدید همیشه بسرعت انجام نشده و در واقع ممکن است اتکای زیادی به عوامل دیگر داشته باشد. نمودار نشان داده شده در شکل ۱، که در اصل در مجله نیویورک تایمز چاپ شده است درصد پذیرش فن آوری جدید توسط خانوارهای امریکایی را نشان می دهد. از این شکل، می توانیم مشاهده کنیم که یک فن آوری جدید، حتی فن آوری نظیر تلفن یا برق که در زمان معرفی انقلاب واقعی را بپا کرده اند، ممکن است خیلی دیر توسط یک مصرف کننده بازاری پذیرفته شوند.

با این حال ،مشاهده می کنیم که میزان پذیرش در مقایسه با ۱۰۰ سال قبل افزایش یافته است. با وجود این که تقریبا ۱۰۰ سال طول کشید تا تلفن مورد پذیرش حدود ۹۰ درصد خانوارهای آمریکایی قرار گیرد، مشاهده می کنیم که نوآوری های تکنولوژَیکی جدیدتر نظیر تلفن سلولی تقریبا در طی ۲۰ سال همین میزان نفوذ در بازار را داشته اند که مدت زمان پذیرش آن یک پنجم مدت زمان پذیرش تلفن است. در این دوره، جامعه به تکامل خود ادامه می دهد و از یک فرهنگ عمدتا کشاورزی به یک فرهنگ پساصنعتی بسیار پویا گذار می کند.

این اثرات روی بازارهای باتری و برقی شدن نیز وجود داشته است. زمانی که خودروهای برقی برای اولین بار در امریکا رونمایی شدند، نه مصرف کننده طبقه متوسط و نه خرده فروش فاقد خدمات برقی بودند. بنابراین پذیرش اولیه توسط مصرف کنندگان، که برخی پیشرفت های اولیه عالی را نشان داد، بدون ابزار عرضه برق مورد نیاز برای شارژ خودروها بسرعت با مانع مواجه شد و در واقع محدود به شرکت های صنعتی یا افراد متمول بود که پذیرندگان اولیه خدمات برقی بودند.

اما حتی با افزایش دسترسی به خدمات برقی، تقاضای خودروی برقی کاهش یافت. دلایل و عوامل متعددی برای این کاهش وجود دارند . این عوامل از معرفی فن آوری های رقیب نظیر خودروی موتور احتراق داخلی (ICE) با سوخت های مایع و رشد سریع سیستم بین ایالتی امریکا، که مسافت طی شدن خودروها را افزایش داد گرفته، تا هزینه پائین و دسترسی بالا به گازوئیل به عنوان یک منبع سوخت و تمایل مداوم امریکایی ها به سفر متنوع بوده اند.

تاریخچه برقی کردن خودرو ۲ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی

سابقه باتری انباره ای / قابل شارژ مدرن

ما بطور کلی باتری های را یک فن آوری جدید قلمداد می کنیم ؛ با این حال، شواهدی وجود دارد که نشان می دهند باتری ها حداقل طی ۲۰۰۰ سال گذشته استفاده شده اند. در دهه ۱۹۳۰، یک معمار آلمانی که در سایت ساخت و ساز در بغداد کار می کرد به معنای واقعی کلمه تاریخچه باتری را بازنویسی کرد. آنچه وی در طی واکاوی این واژه کشف کرد چیزی بود که شبیه یک شیشه رسی بود، اما در درون این شیشه رس یک استوانه مسی دارای میله آهنی قرار داشت. در درون شیشه رسی علائمی از خوردگی وجود داشت که با شیشه بکار رفته برای حفظ یک مایع اسیدی نظیر سرکه یا شراب ثابت می شد. این کشف در ابتدا یک چیز سری محسوب می شد، اما برخی تحقیقات و آزمایش ها به این کشف منجر شد که این ساز و کار که یک باتری را ایجاد می کنند قادر به تولید حدود ۱تا ۲ ولت برق هستند. براساس اعتقادات این دوره که به بیش از ۲۰۰۰ سال قبل می گردد این کشف به بغداد موسوم شده اتس. و با وجود این که هدف دقیق عرضه باتری به احتمال زیاد به صورت یک راز همچنان باقی خواهد ماند، مشخص شد که مصریان قدیم در دوره ای که این نوع باتری استفاده می شد با جواهر آلات ریز آبکاری شده آشنا شدند و باتری می توانست برای این منظور بکار گرفته شود.

تاریخچه برقی کردن خودرو ۲ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی

ظهور اولیه صنایع برق

واقعیت این است که فن آوری باتری گام های بلند و بزرگی را برداشته است که تنها بخاطر گسترش، رشد و دسترسی به برش و شبکه های برقی میسر شده است. بدون عرضه برق، تقاضای برای ذخیره سازی انرژی ابداَ ممکن نبود. ما کار را با نگاهی به نمایشگاه های جهانی زمان شروع می کنیم چون آنها یک نمایش مناسب از سرعت نوآوری فن آوری و بطور کلی تغییر در جهان را به تصویر می کشند. در خلال دوره زمانی بین نمایشگاه Centennial” World’s به سال ۱۸۷۶ در فیلادلفیا، که در ان تنها فن آوری برق یک دینامیو برقی را نشان داده بود و نمایشگاه جهانی شیکاگو در سال ۱۹۸۲ که در آن تجهیزات برقی عمدتا به نمایش آمد، فن آوری های جدید و از جمله فن آوری برقی کردن بطور قابل توجه ای گسترش یافت. در سال ۱۹۸۲، تعداد نمایشگاه های که به فن آوری برقی یا الکتریسیته توجه کردند بطور قابل توجه ای افزایش یافت و طی این دوره خودروی برقی از یک نمایش مفهومی صرف به یک محصول تولیدی تغییر وضعیت داد.

در نمایشگاه جهانی پاریس در سال ۱۸۷۸، اولین خودروهای برقی و دوچرخه های برقی برای عرضه در بازار رونمایی شدند.  این نمایشگاه همچنین دیگر نوآوری های عمده برقی نظیر تلفن الکساندر گراهام بل، نور قوس الکتریکی، و حتی گرامافون توماس ادیسون را به نمایش گذاشت. و تنها چهارده سال بعد در نمایشگاه جهانی ۱۸۹۲ در شیکاگو، تجهیزات برقی و الکتریسسته به شیوه ای عالی به نمایش گذاشته شدند. در واقع ،برق سالن نمایشگاه های بین المللی بطور کامل با جریان متناوب  (AC)وستینگهاوس تأمین می شد. نمایشگاه واشنگتن بسیاری از فن آوری های جدید و نوآوری برای تولید و انتقال برق از جمله مدار فرمان تابلوی برق، یک ترانسفورماتور افزاینده، خطوط انشعاب برق، ترانسفورماتور کاهنده، موتور هم زمان و القا با اندازه تجاری و مبدل های جریان مستقیم  (DC) دورانی را به نمایش گذاشت. نمایشگاه واشنگتن حتی آنجا پیش  رفت که تجهیزات طراحی شده توسط خود نیکو تسلا که شامل نوآوری هایی نظیر موتور القای دو مرحله ای و ژنراتورهای بکار رفته برای برق رسانی سیستم بودند را به نمایش گذاشت. با وجود این که تمامی این نوآوری ها ممکن است امروزه عادی به نظر برسند، به خاطر داشته باشید که برای اولین بار بود که این فن آوری ها به صورت تجاری استفاده می شدند. به عنوان یک مورد جالب به شرکت جنرال الکتریک ،رقیب اصلی تسلا و وستینگهاوس نگاه کنید که تأمین برق را با استفاده از راحل های جریان مستقیم ادیسون در نمایشگاه بین المللی نشان داد ،اما هزینه انجام این کار بیشتر و بخاطر قیمت پائین تر شرکت وسیتگینهاوس با شکست مواجه شد.

تاریخچه برقی کردن خودرو ۲ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی

توسعه خودروی برقی مدرن

بین نمایش تجاری خودرو در اواخر سده ۱۸۰۰ و اوایل دهه ۱۹۱۰، خودروها با یکی از سه منبع مختلف کار می کردند : ۱) موتورهای احتراق داخلی که نیروی حرکتی آنها با سوخت مایع ( بنزین ) تأمین می شد ؛۲) موتورهای بخار که نیروی حرکتی آنها با آتش و گرما تأمین می شد و ۳) موتورهای برقی که با باتری ها برقی که از انرژی شیمیایی استفاده می کردند کار می کردند. در واقع، در سال ۱۹۱۲، خودروهای برقی بیش از یک سوم فروش خودروها در امریکا را به خود اختصاص داده بودند. در طی این دوره، اروپا نیز پیشرفت های مهمی را نه تنها در برقی کردن حمل و نقل شخصی، نظیر دوچرخه های برقی و خودروهای تجربه کرد، بلکه در عرصه حمل و نقل عمومی نظیر قطارها و حمل و نقل انبوه نیز به پیشرفت هایی دست یافت. اما با تمامی هیجان و رشد حمل و نقل برقی در اوایل دهه ۱۹۲۰، خودروی برقی بجز چند مورد خودروی تجاری و کامیون های باری چندان گسترش نیافت و در دهه ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ حتی این چند برنامه نهایی برقی کردن خودروی نیز به محاق فراموشی سپرده شد.

تاریخچه برقی کردن خودرو ۲ کتاب راهنمای طراحی باتری لیتیوم یون شیمی

برقی کردن خودروهای مدرن

با شروع تحریم نفتی در دهه ۱۹۷۰ شرکت ها مجدداَ به گزینه های سوخت کارآمدتر توجه کردند و بیشتر تولیدکنندگان خودرو انواع مختلف خودرهای برقی، توربین ها و انواع سوخت های مختلف را تجربه کردند. در دهه۱۹۸۰، خودرو سازان بزرگ در مورد برقی کردن خودرو تحقیقاتی را انجام دادند اما هیچ محصولی در طی این دوره ها به بازار عرضه نشد.

در واقع تا دهه ۱۹۹۰ که خودروسازان بزرگ در مورد راه حل های خودروی برقی و هیبرید کار می کردند این نوع خودروها به بازار عرضه نشد. به موازات این پیشرفت ها، اولین سلول های باتری لیتیوم-یون تجاری در سال ۱۹۹۱ به بازار عرضه شد و پس از آن باتری نیکل -هیدریدفلز مدرن (NiMh) در اواسط دهه ۱۹۹۰ بسرعت در بازار عرضه شد. با گسترش سریع لوازم الکترونیکی شخصی، این باتری های با چگالی انرژی بالا برای تجهیزات مختلف از لوازم برقی قابل حمل گرفته تا خودروهای برقی و هیبرید به یک گزینه ذخیره انرژی مبدل گشتند.

یکی از بزرگترین محرک هایی  که در امریکا سبب انجام اقدامات جدید برای توسعه خوروهای برقی در سال ۲۰۰۰ شد تصویب دستورالعمل خودروهای فاقد آلایندگی (ZEV) بود. این دستورالعمل یکی از اولین بخش های قانون گذاری در ایالات متحده است که تولیدکنندگان را ملزم می کرد تا خودروهایی را عرضه کنند که هیچ گونه آلایندگی نداشته باشند، اساساَ این قانون معرفی خودرهای سلول سوختی و برقی را الزامی کرد. این قانون در واقع شکل تکامل یافته قانون قبلی می باشد که در سال ۱۹۹۰ به عنوان بخشی از برنامه خودروی با آلایندگی کم (LEV) در کالیفرنیا بخاطر رشد آلودگی هوای در کالیفرنیا تصویب شد.

در فصل بعد، بررسی تمامی اصطلاحات مختلفی که برای خودروی برقی و همچنین باتری های پیشرفته استفاده شده است را بررسی می کنیم. همانند هر صنعت دیگر، صنعت باتری پیشرفته، نیز مجموعه ای منحصر به فرد اصطلاحات و عبارات اختصاری را ایجاد کرده است که در صورتی که با آنها آشنا نباشید می تواند کاملا گیج کننده باشند. از این رو، فصل ۳ نقطه شروع بسیار خوب برای ادامه کتاب است.