Xe điện đã có những bước tiến ấn tượng trong những năm gần đây, nhưng vẫn còn một số thách thức thiết kế quan trọng. Một trong những thách thức lớn nhất cần giải quyết ngay là cải thiện bộ pin theo cách tăng cường cả tính an toàn và tính bền vững lâu dài.
Đã xảy ra quá nhiều trường hợp xe điện bị thiêu rụi khi bộ pin của chúng bốc cháy. Vì vậy, nếu ai đó cố gắng nói với bạn rằng họ đã tạo ra một vỏ pin mới mang tính cách mạng được làm bằng gỗ, thì bạn hẳn sẽ nghĩ rằng thật điên rồ. Nhưng các nhà khoa học khẳng định rằng, khi nói đến vỏ pin xe điện, gỗ lại là vật liệu tốt cho cả khía cạnh môi trường lẫn sự an toàn.
Một nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Kỹ thuật Graz (TU Graz) đã so sánh hiệu suất của vỏ pin thông thường được gắn dưới sàn làm bằng dầm nhôm truyền thống với 3 kết cấu kết hợp gỗ – thép khác nhau. Nhóm nghiên cứu muốn xem liệu họ có thể chế tạo một vỏ pin thân thiện với môi trường hơn mà không cần phải làm giảm độ bền.
Tác động môi trường thấp hơn, hiệu suất ổn định
Các thanh dầm sử dụng lõi gỗ bạch dương, gỗ dương hoặc gỗ hồng đào bền vững được phủ thép mỏng, nhẹ, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường đáng kể so với các loại làm từ nhôm, vốn tiêu tốn rất nhiều năng lượng để sản xuất. Điều đó vốn đã được biết trước khi vào phòng thí nghiệm. Nhưng chính những kết quả khác mới thực sự mang đến bất ngờ.
Các nhà khoa học khẳng định rằng khung kết hợp gỗ – thép giúp giảm lượng khí thải carbon của pin, mang đến khả năng hấp thụ va chạm tuyệt vời, và có khả năng chống cháy (Ảnh: TU Graz).
Trong một thử nghiệm va chạm cọc, khi xe hoặc một bộ phận của xe đâm vào một chướng ngại vật tròn bằng thép ở tốc độ cao, vỏ pin Bio!Lib có độ biến dạng gần như giống hệt vỏ nhôm của xe Tesla Model S. Lý do là cấu trúc tế bào xốp của gỗ giúp nó hấp thụ một lượng năng lượng lớn rất hiệu quả.
Vật liệu thép pha gỗ dương và gỗ bạch dương có khả năng hấp thụ năng lượng cao hơn tới 98% so với nhôm dẻo và cao hơn 76% so với nhôm cường lực khi chịu biến dạng lớn. Cả 3 phiên bản làm từ gỗ đều cho thấy khả năng chống uốn cong mạnh mẽ.
Vật liệu chống cháy hữu cơ
Và với việc bổ sung thêm lớp bần – một vật liệu tái tạo khác, nhóm nghiên cứu của Đại học Công nghệ Graz đã có thể làm cho vỏ máy có khả năng chống cháy hữu ích, giúp nhiệt độ bên ngoài thiết bị thấp hơn 100 độ C khi so sánh với vỏ pin của Tesla.
“Khi bần tiếp xúc với nhiệt độ rất cao, nó sẽ bị cháy. Quá trình carbon hóa dẫn đến giảm mạnh độ dẫn nhiệt vốn đã tương đối thấp, giúp bảo vệ các cấu trúc phía sau nó”, Florian Feist, người dẫn đầu nghiên cứu, giải thích.
Khi xe điện ngày càng phổ biến hơn, tác động môi trường của chúng ngày càng rõ ràng hơn, không chỉ giới hạn ở việc không phát thải khí thải từ ống xả. Mặc dù ý tưởng về vỏ pin làm từ gỗ có vẻ nghe như điều hoang đường, nhưng những nghiên cứu như thế này cho thấy việc lựa chọn vật liệu thông minh hơn có thể giúp xe điện khai thác tốt hơn tiềm năng năng lượng sạch của mình.
