”

تستمر المركبات الكهربائية (EVs) في زيادة شعبيتها عالميًا، على الرغم من أن جون ويليامز، نائب رئيس الخدمات الفنية في شركة أسبن إيروجلس، يقول: “تحتوي كل واحدة من هذه المركبات على مئات، إن لم يكن آلاف، من خلايا أيون الليثيوم – وهي واحدة من أكثر الطرق كثافة التي نعرفها لتخزين الطاقة الكهربائية في بطارية، لكنها تأتي مع بعض المساوئ”.

أحد هذه المساوئ هو أن خلية أيون الليثيوم تلتهب من حين لآخر، وإذا سُمح لها بالاحتراق، فقد تُشعل النار في الخلايا المحيطة بها.

لهذا السبب، قدمت وزارة الطاقة مؤخرًا لشركة أسبن إيروجلس قرضًا بقيمة 670.6 مليون دولار أمريكي لبناء مصنع جديد في جورجيا. وتأمل الحكومة الفيدرالية أن تساعد التكنولوجيا التي تُطورها الشركة في احتواء حرائق المركبات الكهربائية.

مادة خفيفة، شبه سحرية

عندما تسخن بطارية السيارة الكهربائية أكثر من اللازم، فقد يؤدي ذلك إلى ما يسمى بالانفلات الحراري. يقول ويليامز: “في حالة وجود أي عيب، وفي ظل الظروف المناسبة، ترتفع درجة الحرارة أكثر فأكثر حتى تشتعل البطارية في النهاية”.

يقول ويليامز إن بطارية أيون الليثيوم في السيارة أقل عرضة للاشتعال من محرك الاحتراق الداخلي، لكنها تحترق بدرجة حرارة أعلى ويصعب إخمادها. ويوضح قائلاً: “لذلك، فإن هدف مصمم السيارة هو منح الراكب وقتًا كافيًا للخروج من السيارة، والنزول من الطريق، والابتعاد عن السيارة إذا حدث الأسوأ”.

هنا يأتي دور الهلام الهوائي. ويسميه ويليامز أفضل عازل حراري في العالم. إنها مادة تشبه قطعة من الجيلاتين خفيفة جدًا، لكنها ثابتة. ليست جديدة، لكن التكنولوجيا ما زالت تتطور.

يقول جورج غولد، كبير مسؤولي التكنولوجيا في شركة أسبن إيروجيلز [[LINK4]]، “إنها مادة فائقة الخفة”، “وهي حساسة للغاية. إنها شفافة بعض الشيء، يمكن القول. يوجد مظهر دخاني للمادة.”

في مختبر الشركة للأبحاث في نورثبورو، ماساتشوستس، على بعد حوالي 35 ميلاً غرب بوسطن، يرفع غولد قطعة من الهلام الهوائي تشبه إلى حد ما قرص هوكي. يقول غولد: “هذه القطعة ربما تتكون من 99٪ هواء”. أما الباقي فهو مادة مسامية للغاية مصنوعة في الغالب من السيليكون والأكسجين.

تسير إيرين ميلنيكوفا، وهي كيميائية في الشركة، بشرح عملية صنع المادة. تأخذ سائلين (مواد سيليكون مُعاد تدويرها وكحول)، وتخلطهما، ثم تصب الخليط على قطعة من مادة ليفية تمتص السائل. في غضون دقيقة، يتصلب.

تقول: “إنه لأمر مدهش، لديك سائل وهو سائل. وبعد ذلك، لديك مادة صلبة”. تتميز هذه المادة الصلبة بخاصية مفيدة للغاية: “يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية وحماية المواد من الحرارة”، كما تقول ميلنيكوفا.

ويقول جولد: “ويؤدي هذا المزيج معًا إلى إنتاج مادة عازلة مرنة، وهي جيدة للغاية في منع انتقال الحرارة من جانب إلى آخر من طبقة العزل”.

يُظهر المهندس مات جوين هذه القدرة على تحمل درجات الحرارة العالية. في المختبر، يتم تثبيت قطعة من مادة الهلام الهوائي بسمك بضعة ملليمترات داخل إطار معدني. هذا ما يتم وضعه بين خلايا أيون الليثيوم لبطاريات السيارات الكهربائية الموجودة حاليًا داخل بعض المركبات التي تصنعها شركات جنرال موتورز وتويوتا وهوندا وغيرها.

يقوم جوين بتدوير بعض المقابض لتدفق البروبان ويشعله. يندلع نبع من النار حوالي 2000 درجة فهرنهايت.

لا تخرج أي لهب من الجانب الآخر. لا يوجد دليل على احتراق أي شيء. يقول غولد: “سر مادتنا هو أنها تنقل الطاقة ببطء شديد”.

بعد دقيقة أو دقيقتين، يطفئ غوين اللهب ويمس غولد مادة الهباء الجوي على الفور. إنها سليمة تمامًا ولا تشعر إلا بالدفء – كما لو أنها لم تُحرق للتو. يقول غولد مبتسمًا: “إنها أشبه بالسحر”.

حدود التكنولوجيا

لا يمنع الهلام الجوي نشوب الحريق في المقام الأول، ولكن إذا اشتعلت خلية أيون الليثيوم ملفوفة بهذه المادة، فإن الهلام الجوي يمنع انتشار الحريق على نطاق واسع. يقول ويليامز: “اعتبرها جدار حماية”.

تتجاوز منتجات أسبن إيروجيلز نطاق المركبات الكهربائية. يقول غولد أنه من خلال تغيير طريقة تحضير الهلام الهوائي، يمكن استخدام المادة لعزل الأنابيب المرتبطة بنقل الغاز الطبيعي المسال، والمصافي، واستكشاف النفط واستخراجه تحت سطح البحر. ويضيف غولد: “لدينا منتجات في الفضاء الخارجي وفي أجهزة كشف فيزياء الجسيمات”، “إن فصل الساخن عن البارد في أكثر البيئات تحديًا هو قوتنا”.

أما أمار برادهان فهو يعمل مع Mobility Impact Partners، وهي شركة رأس مال مغامر تستثمر في تقنيات النقل الناشئة. ويقول إن الهلامات الهوائية ليست سوى نوع واحد من تدابير السلامة قيد التطوير.

يقول برادهان: “هناك طرق مختلفة لإيقاف الحريق اعتمادًا على الجدول الزمني لحرائق البطاريات”، “يمكنك حل المشكلة قبل حدوثها، أو حلها أثناء حدوثها، أو حلها بعد اشتعال النار بالفعل”.

المصدر: المصدر