تقنيات تبريد بطاريات الليثيوم أيون تشهد تجربة بحثية عراقية

داليا الهمشري

2024-01-25

0 1٬114

الحاصل على درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية من جامعة البصرة العراقية المهندس آدم عادل

تتصدر قضية تبريد بطاريات الليثيوم أيون جهود الباحثين في محاولة للسيطرة على درجة الحرارة المرتفعة للبطارية التي تهدد كفاءتها وسلامتها، وتعرقل التوسع في انتشار السيارات الكهربائية.

وفي هذا الإطار، توصّل باحث عراقي، خلال رسالة ماجستير بقسم الهندسة الميكانيكية بجامعة البصرة -اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة-، إلى تقنية جديدة لتبريد بطاريات الليثيوم أيون.

وأوضح أستاذ الطاقة والحراريات معاون العميد للشؤون العلمية في كلية الهندسة بجامعة ذي قار العراقية، الدكتور مشتاق إسماعيل الإبراهيمي، أن الدراسة حاولت التغلب على أكبر التحديات التي تواجه انتشار بطاريات الليثيوم أيون، التي تتمثل في ارتفاع درجة الحرارة، وذلك من خلال تقنية للتبريد.

وأشار الإبراهيمي، في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة، إلى أن بطاريات الليثيوم أيون تستعمَل في عدّة تطبيقات على نطاق واسع مثل السيارات الكهربائية، إلّا أنها تعمل بكفاءة حتى درجة حرارة معينة.

وأضاف أن كل زيادة في درجة حرارة البطارية تقلل نسبة من كفاءتها، موضحًا أن الباحث قد حاول التغلب على هذه المشكلة من خلال عمل دراسة عددية لتحسين أداء التبريد في هذه البطاريات، وقدّم عدّة مقترحات لزيادة عملية التبادل الحراري، ومن ثم تحسين عملية التبريد للبطاريات.

جانب من فعاليات مناقشة رسالة ماجستير حول تبريد بطاريات الليثيوم أيون للباحث آدم عادل

أهم مصادر الطاقة

قال الحاصل على درجة الماجستير في الهندسة الميكانيكية من جامعة البصرة العراقية، المهندس آدم عادل، إن الخصائص الفيزيائية المميزة لبطاريات الليثيوم أيون تؤهلها لأن تكون من أهم مصادر الطاقة الكهربائية التي تحلّ محلّ الوقود.

وأضاف عادل، في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة، أن درجة حرارة التشغيل المقننة وانتظامها تُعدّ إحدى المتطلبات الرئيسة لبطاريات الليثيوم أيون.

وتابع أنه درس في أطروحته طريقة للسيطرة الحرارية على البطاريات المستطيلة الشكل عالية الطاقة عدديًا، وعلى مستوى 3 أبعاد.

واستطرد قائلًا، إنه استعمَل حواجز مرنة بترتيبات مختلفة على جدران القناة التي تضم حزمة من هذه البطاريات، لتقليل وتنظيم درجة حرارة البطاريات.

أداة فاعلة

أوضح الباحث العراقي أن مرونة الحواجز تعمل بمثابة أداة فاعلة لتوجيه هواء التبريد نحو البطاريات، مع هبوط أقل في الضغط.

ولفت إلى أنه أجرى الدراسة على 4 ترتيبات لهذه الحواجز، متضمنة السقف، وحاجزًا على شكل حرف L، وحاجزًا بزاوية قائمة، وحاجزًا بزاوية متداخلة، بالمقارنة مع قناة خالية من الحواجز.

وأشار، في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة، إلى أنه قد اعتمد معياري معدل الانخفاض بدرجة الحرارة، وفرق درجة الحرارة، وكذلك هبوط الضغط لتقييم ترتيبات الحواجز الـ4.

كما أجرى محاكاة لدرجة حرارة البطاريات وتدفق الهواء المضطرب وحواجز الجدران المرنة باستعمال التفاعل بين المائع والصلد (FSI) بوساطة برنامج COMSOL Multiphysics.

وأجريت الدراسة باستعمال معلومات متغيرة، وهي: 5 مسافات مختلفة بين البطاريات 0, 1, 2, 3, 4 مترًا، وسرعات لدخول الهواء وهي 0.5, 1, 2 مترًا مربعًا.

آلية عمل التقنية العراقية لتبريد خلايا الليثيوم أيون

تحسين السيطرة الحرارية

توصل الباحث إلى أن استعمال الحواجز المرنة يحسّن السيطرة الحرارية على البطاريات بشكل كبير من حيث درجة الحرارة العظمى والفرق بين درجة حرارة البطاريات.

ووجد أن درجة الحرارة العظمى للبطاريات يمكن تخفيضها من 52.07 درجة في حالة عدم وجود حواجز إلى 45.44 و45.55 و45.67 و49.16 عند ترتيب الحواجز (السقف، حاجز على شكل حرف L، وحاجز بزاوية قائمة، وحاجز بزاوية متداخلة) على التوالي، بالنسبة لسرعات 5. و1 مترًا مربعًا.

كما يمكن ملاحظة اختلاف درجة الحرارة القصوى بوضوح عندما تصل المسافة بين الخلايا إلى متر واحد، وسرعة مائع التبريد 0.5 مترًا مربعًا لجميع الترتيبات إلى 13.83 و11.41 و9.37 و9.1 و8.83 درجة مئوية.

وأظهرت النتائج -أيضًا- أن زيادة سرعة الدخول للهواء والمسافة بين البطاريات تزيد من هبوط الضغط.

كما اعتمدت الدراسة على اختيار شبكة الحل العددي بدقة عالية، وتحققت من صحة النتائج العددية التي توصلت إليها مع دراسة تجريبية سابقة.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..