211service.com
Nieuw verwarmingssysteem kan het bereik van elektrische auto's verbeteren
Kopers die een elektrische auto overwegen, moeten er rekening mee houden dat het gebruik van verwarming en airconditioning op batterijen de actieradius van de auto met een derde of meer kan verkleinen (zie BMW's oplossing voor beperkt elektrisch voertuigbereik: een leenauto op gas). EEN New York Times recensent kwam onlangs dit probleem tegen tijdens een proefrit en eindigde met een lege batterij (zie Musk-New York Times Debate Highlights Electric Cars' tekortkomingen).
Energiebespaarder: Een proof-of-concept verwarmings- en koelsysteem voor elektrische voertuigen werkt zonder batterijvoeding.
Maar een verwarmings- en koelsysteem in ontwikkeling elimineert bijna de belasting van de batterij. De onderzoekers werken samen met Ford aan een systeem dat ze de komende twee jaar hopen te testen in Fords Focus EV. Het werk wordt gefinancierd met een subsidie van $ 2,7 miljoen van het Advanced Research Projects Agency for Energy.
De onderzoekers omschrijven hun nieuwe apparaat als een thermische batterij. Het maakt gebruik van materialen die grote hoeveelheden koelvloeistof in een klein volume kunnen opslaan. Terwijl het koelmiddel door het systeem beweegt, kan het worden gebruikt voor verwarming of koeling.
In het systeem wordt water in een lagedrukcontainer gepompt, waarbij het verdampt en warmte opneemt. De waterdamp wordt vervolgens blootgesteld aan een adsorbens - een materiaal met microscopisch kleine poriën die affiniteit hebben met watermoleculen. Dit materiaal trekt de damp uit de container, waardoor de druk laag blijft, zodat er meer water naar binnen kan worden gepompt en verdampt. Dit verdampingskoelproces kan worden gebruikt om het passagierscompartiment af te koelen.
Terwijl het materiaal watermoleculen adsorbeert, komt er warmte vrij; het kan door een radiator worden geleid en in de atmosfeer worden afgevoerd wanneer het systeem wordt gebruikt voor koeling, of het kan worden gebruikt om het passagierscompartiment op te warmen. Het systeem vereist heel weinig elektriciteit - net genoeg om een kleine pomp en ventilatoren te laten draaien om koele of warme lucht te blazen.
Uiteindelijk kan het adsorbens geen water meer opnemen, maar het systeem kan worden opgeladen door het adsorbens boven 200 °C te verwarmen. Hierdoor komt het water vrij, dat wordt gecondenseerd en teruggevoerd naar een reservoir.
Voor dit doel zou een elektrische verwarming kunnen worden gebruikt, zegt Evelyn Wang , een professor in werktuigbouwkunde aan het MIT, die het werk leidt. Maar er zijn zoveel warmtebronnen, zoals warmte van een zonneboiler, dat er geen elektriciteit hoeft te worden gebruikt, zegt ze. Het volledig opladen van het systeem zal naar verwachting ongeveer vier uur duren, wat ongeveer is wat nodig is om sommige gewone elektrische voertuigen op te laden bij standaard laadstations.
Het basisconcept achter het temperatuurregelsysteem is niet nieuw (zie Warmte gebruiken om gebouwen te koelen). Maar het was moeilijk om zo'n systeem compact genoeg te maken voor gebruik in een auto, vooral omdat er normaal gesproken aparte containers worden gebruikt voor het verdampen en condenseren van de koelvloeistof. Het compactere ontwerp van de onderzoekers gebruikt één container voor beide doeleinden.
De onderzoekers ontwikkelen nu materialen die meer water kunnen adsorberen, waardoor minder adsorbens kan worden gebruikt. Een daarvan is een gemodificeerde zeoliet, een soort poreus materiaal dat al lang in katalyse wordt gebruikt. Ze werken ook aan een materiaal dat een metaalorganisch raamwerk wordt genoemd, waarvan de eigenschappen systematisch kunnen worden veranderd door de samenstelling van organische materialen die microscopisch kleine clusters van metaal met elkaar verbinden te variëren. De onderzoekers hebben zeer thermisch geleidende materialen zoals op koolstof gebaseerde nanomaterialen aan hun adsorbens toegevoegd, zodat het systeem sneller kan opwarmen en afkoelen, wat het ook mogelijk kan maken om de totale omvang te verkleinen.