مقدمه: نیاز به انرژیهای پاک در صنعت خودروسازی
با افزایش نگرانیهای زیستمحیطی و رو به اتمام بودن منابع فسیلی، صنعت خودروسازی جهان به سمت توسعه فناوریهای نوین و سوختهای سبز حرکت کرده است. در این راستا، پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به طراحی و ساخت خودروی شیمیایی با استفاده از سوخت دوستدار محیط زیست شدهاند که میتواند گامی مهم در جهت کاهش آلودگی هوا و حفظ محیط زیست باشد.
این دستاورد علمی که حاصل تلاش محققان ایرانی است، نشاندهنده توانمندی کشور در زمینه فناوریهای نوین و انرژیهای تجدیدپذیر است. خودروی شیمیایی طراحیشده با استفاده از واکنشهای شیمیایی ساده، انرژی مورد نیاز برای حرکت را تامین میکند و هیچگونه آلودگی زیستمحیطی تولید نمیکند.
بحران انرژی و ضرورت جایگزینی سوختهای فسیلی
جابر نصراله گاوگانی، مجری این طرح نوآورانه، درباره اهمیت این پروژه تحقیقاتی توضیح میدهد که منابع سوختهای فسیلی به سرعت در حال کاهش هستند و جهان با یک بحران انرژی جدی مواجه خواهد شد. این واقعیت، کشورهای مختلف را به سمت تحقیق و توسعه در زمینه انرژیهای جایگزین سوق داده است.
منابع این نوع سوختها رو به پایان است از این رو در دنیا مطالعاتی را برای تولید سوختهای جایگزین هیبریدی و سلولهای خورشیدی آغاز کردند. این مطالعات در زمینه ساخت ماشین کمیکار با استفاده از سوختهای سبز اجرایی شد.
سوختهای جایگزین شامل طیف گستردهای از فناوریها هستند که هر کدام مزایا و محدودیتهای خاص خود را دارند. از سیستمهای هیبریدی گرفته تا خودروهای الکتریکی، سلولهای خورشیدی، سلولهای سوختی هیدروژنی و همچنین خودروهای شیمیایی، همگی در تلاش برای کاهش وابستگی به نفت و کاهش آلودگی محیط زیست هستند.
معرفی خودروی شیمیایی (کمیکار)
اصول کارکرد و مکانیزم حرکت
گاوگانی، خودروی طراحیشده را "ماشین کمیکار" نامگذاری کرده است که به معنای خودروی شیمیایی است. این خودرو بر اساس یک واکنش شیمیایی ساده اما کارآمد عمل میکند. منبع انرژی این خودرو، واکنش تجزیه آب اکسیژنه (هیدروژن پراکسید) است که با حضور کاتالیزور پتاسیم پرمنگنات انجام میشود.
از یک واکنش ساده تجزیه آب اکسیژنه به عنوان نیروی پیشران استفاده شده است. این نوع ماشین را آب اکسیژنه و پتاسیم پرمنگنات مینامند. این خودرو به گونهای طراحی شده است که پس از طی مسافت ۳۰ متر متوقف میشود.
در این واکنش شیمیایی، آب اکسیژنه به آب و اکسیژن تجزیه میشود و گاز اکسیژن آزاد شده با فشار بالا، نیروی محرکه لازم برای حرکت خودرو را فراهم میکند. این فرآیند کاملاً پاک است و تنها محصول جانبی آن آب و اکسیژن است که هیچگونه آلودگی زیستمحیطی ایجاد نمیکند.
ویژگیهای طراحی و مواد بهکار رفته
یکی از نکات کلیدی در طراحی این خودرو، انتخاب مواد مناسب برای ساخت شاسی و مخزن سوخت بوده است. گاوگانی در این خصوص توضیح میدهد که شاسی خودرو از پریفرمهای ساخته شده از پلیاتیلن ترفتالات (PET) استفاده شده است.
پلیمر انتخاب شده به دلیل قیمت مناسب و وزن کم و مقاومت بالا انتخاب شده است. مخزن خودرو طراحی شده قابلیت تحمل ۷۰ بار فشار را دارد.
انتخاب پلیمر PET به دلایل متعددی صورت گرفته است:
- وزن سبک: کاهش وزن کلی خودرو و در نتیجه بهبود کارایی مصرف سوخت
- مقاومت مکانیکی بالا: توانایی تحمل فشارهای بالا و ضربههای احتمالی
- قیمت مناسب: صرفهجویی اقتصادی در تولید انبوه
- مقاومت شیمیایی: عدم واکنش با آب اکسیژنه و سایر مواد شیمیایی
- قابلیت بازیافت: سازگار با محیط زیست و قابل استفاده مجدد
سیستم کنترل و مدیریت حرکت خودرو
یکی از چالشهای مهم در طراحی این خودرو، کنترل دقیق واکنش شیمیایی و مدیریت فشار خروجی بوده است. تیم تحقیقاتی توانسته است با تنظیم دما و فشار، مسافت پیمودهشده توسط خودرو را به دقت کنترل کند.
با تنظیم دمای واکنش و فشار خروجی ماشین بعد از طی مسافت مربوطه متوقف میشود.
این قابلیت کنترل دقیق نشاندهنده پیشرفت قابل توجه در زمینه مدیریت واکنشهای شیمیایی است. پارامترهای قابل کنترل در این سیستم عبارتند از:
- غلظت آب اکسیژنه مورد استفاده
- میزان کاتالیزور پتاسیم پرمنگنات
- دمای محیط واکنش
- فشار خروجی گاز
- زمانبندی تزریق مواد واکنشدهنده
مزایای خودروی شیمیایی نسبت به خودروهای سنتی
خودروهای شیمیایی طراحیشده در دانشگاه امیرکبیر دارای مزایای متعددی هستند که آنها را به یک گزینه امیدوارکننده برای آینده تبدیل میکند:
مزایای زیستمحیطی
- عدم تولید آلاینده: محصولات جانبی واکنش فقط آب و اکسیژن هستند
- کاهش گازهای گلخانهای: عدم تولید دیاکسید کربن و سایر گازهای آلاینده
- بهبود کیفیت هوای شهری: حذف منبع اصلی آلودگی هوا در شهرها
مزایای اقتصادی و فنی
- ساختار ساده: کمتر بودن قطعات پیچیده و کاهش هزینه تعمیرات
- سوخت در دسترس: امکان تولید داخلی آب اکسیژنه
- عدم وابستگی به نفت: استقلال از واردات سوختهای فسیلی
چشمانداز آینده و کاربردهای صنعتی
مجری طرح معتقد است که دانش فنی بهدستآمده از این پروژه تحقیقاتی میتواند در صنعت خودروسازی کشور بهکار گرفته شود و راهگشای توسعه فناوریهای پاک در این حوزه باشد.
از دانش فنی به دست آمده از این پروژه تحقیقاتی میتوان در صنایع خودرو سازی پیشرفته در آینده نزدیک استفاده کرد.
کاربردهای بالقوه این فناوری در صنایع مختلف عبارتند از:
- خودروهای شهری کوچک برای مسافتهای کوتاه
- وسایل نقلیه صنعتی در محیطهای بسته
- سیستمهای حملونقل عمومی سبز
- رباتهای متحرک در صنایع مختلف
نتیجهگیری: گامی به سوی حملونقل پاک
طراحی و ساخت خودروی شیمیایی توسط پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر، نشاندهنده توانمندی علمی و فنی کشور در زمینه فناوریهای نوین است. این دستاورد گرچه در مقیاس آزمایشگاهی است، اما میتواند الگویی برای توسعه فناوریهای پاک در صنعت خودروسازی ایران باشد.
با توجه به بحران آلودگی هوا در کلانشهرهای کشور و ضرورت حرکت به سمت انرژیهای پاک، چنین پروژههای تحقیقاتی میتوانند راهگشای حل مشکلات زیستمحیطی و انرژی باشند. امید است با حمایت مناسب از پژوهشگران و توسعه این فناوری، بتوان در آیندهای نزدیک شاهد تولید انبوه خودروهای سبز و دوستدار محیط زیست در کشور باشیم و هوای پاک را برای نسلهای آینده تضمین کنیم.
نظرات
0دیدگاه خود را ثبت کنید
برای ارسال نظر و مشارکت در گفتگو، لطفا وارد حساب کاربری خود شوید.