211service.com
Nytt värmesystem kan förbättra elbilens räckvidd
Köpare som överväger en elbil måste komma ihåg att användning av batteridriven uppvärmning och luftkonditionering kan minska bilens räckvidd med en tredjedel eller mer (se BMW:s lösning för begränsad elfordonsutbud: en gasdriven lånare). A New York Times recensenten stötte nyligen på det här problemet på en provkörning och hamnade i strand med ett dött batteri (se Musk-New York Times Debatt Highlights Electric Cars' Shortcomings).
Strömsparare: Ett proof-of-concept värme- och kylsystem för elfordon fungerar utan batteriström.
Men ett värme- och kylsystem under utveckling eliminerar nästan förbrukningen av batteriet. Forskarna arbetar med Ford på ett system som de hoppas kunna testa i Fords Focus EV inom de kommande två åren. Arbetet finansieras med ett anslag på 2,7 miljoner dollar från Advanced Research Projects Agency for Energy.
Forskarna beskriver sin nya enhet som ett termiskt batteri. Den använder material som kan lagra stora mängder kylvätska i en liten volym. När kylvätskan rör sig genom systemet kan den användas för antingen uppvärmning eller kylning.
I systemet pumpas vatten in i en lågtrycksbehållare, förångas och absorberar värme i processen. Vattenångan exponeras sedan för ett adsorberande material - ett material med mikroskopiska porer som har en affinitet för vattenmolekyler. Detta material drar ut ångan ur behållaren och håller trycket lågt så att mer vatten kan pumpas in och förångas. Denna evaporativa kylningsprocess kan användas för att kyla av kupén.
När materialet adsorberar vattenmolekyler frigörs värme; det kan köras genom en kylare och försvinna ut i atmosfären när systemet används för kylning, eller det kan användas för att värma upp kupén. Systemet kräver väldigt lite el - precis tillräckligt för att driva en liten pump och fläktar för att blåsa kall eller varm luft.
Så småningom kan adsorbenten inte ta in mer vatten, men systemet kan laddas om genom att värma adsorbenten över 200 °C. Detta gör att den släpper ut vattnet, som kondenseras och återförs till en reservoar.
En elektrisk värmare skulle kunna användas för detta ändamål, säger man Evelyn Wang , professor i maskinteknik vid MIT, som leder arbetet. Men det finns så många värmekällor, som värme från en solvärmare - så elektricitet skulle inte behöva användas, säger hon. Att fulladda systemet förväntas ta cirka fyra timmar, vilket är ungefär vad som krävs för att ladda några vanliga elfordon på vanliga laddstationer.
Grundkonceptet bakom temperaturkontrollsystemet är inte nytt (se Använda värme för att kyla byggnader). Men det har varit svårt att göra ett sådant system tillräckligt kompakt för användning i en bil, särskilt eftersom separata behållare normalt används för att avdunsta och kondensera kylvätskan. Forskarnas mer kompakta design använder en behållare för båda ändamålen.
Forskarna utvecklar nu material som kan adsorbera mer vatten, vilket skulle göra det möjligt att använda mindre adsorbent. Den ena är en modifierad zeolit, en typ av poröst material som länge har använts i katalys. De arbetar också med ett material som kallas en metallorganisk ram, vars egenskaper systematiskt kan ändras genom att variera sammansättningen av organiska material som länkar samman mikroskopiska kluster av metall. Forskarna har lagt till mycket termiskt ledande material som kolbaserade nanomaterial till deras adsorbent så att systemet kan värmas och kylas snabbare, vilket också kan göra det möjligt att krympa dess totala storlek.