خودروهای ایرانی که سوخت پاک می‌سوزانند

یکی از این ایده‌های جالب ساخت خودروهای دوستدار محیط زیست است که نه تنها می‌تواند راهکار مناسبی برای کاهش وابستگی بشر به منابع سوخت فسیلی باشد بلکه می‌تواند در کاهش پیامدهای زیست محیطی ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی در خودرو‌ها نیز نقش بسیار مهمی‌داشته باشد. محققان امیدوارند در آینده‌ای نه چندان دور بتوانند از این ایده‌ها در صنعت خودرو بهره بگیرند. گروهی از دانشجویان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با هدف مطرح کردن ایده‌هایی برای مقابله با بحران انرژی خودروهای شیمیایی طراحی کرده‌اند. در این خودروها از مواد دوستدار طبیعت به‌عنوان سوخت مصرفی خودرو استفاده می‌شود.

این خودروها دوستدار محیط زیست هستند

مهندس جابر نصرالله گاوگانی، دانش آموخته مقطع کارشناسی ارشد مهندسی پلیمر از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری این طرح تحقیقاتی در گفت‌وگو با جام‌جم می‌گوید: منابع سوخت فسیلی در دنیا رو به پایان است و از سوی دیگر معضلات ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی و آلودگی هوا در کشور ما و بسیاری از کشورهای دیگر به یکی از مباحث مهم و جدی در زندگی امروزی بشر تبدیل شده است. از این‌رو استفاده از سوخت‌های دوستدار محیط‌زیست در بسیاری از کشورها مورد توجه قرار گرفته است. مطالعات متعددی با هدف تولید سوخت جایگزین هیبریدی و استفاده از سلول‌های خورشیدی برای تامین سوخت مورد نیاز خودروها در سطح دنیا انجام شده است. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های سوخت‌های دوستدار محیط‌زیست، در دسترس بودن این منابع و کاهش آلودگی محیط‌زیست است.

وی در ادامه می‌گوید: ما در دانشگاه صنعتی امیر کبیر با همکاری گروهی از محققان این دانشگاه در این زمینه تحقیقاتی انجام دادیم که در نهایت ساخت خودروهای کمیکار یا خودروهای شیمیایی اجرایی شد. در این خودروها از سوخت سبز استفاده می‌شود. در حقیقت اگر قصد داشته باشیم از روشی دوستدار محیط‌زیست برای کاهش آلودگی ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی استفاده کنیم می‌توان به جای بنزین از سوختی استفاده کرد که عملکرد ساده‌تری دارد و در عین حال آلودگی زیست‌محیطی همراه ندارد. چنانچه در خودروهای هیبریدی یک یا چند موتور الکتریکی در کنار موتور احتراق داخلی خودرو استفاده می‌شود یا این که در خودروهای خورشیدی از صفحات خورشیدی برای به دام انداختن انرژی حاصل از تابش نور خورشید و تامین نیروی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن خودرو استفاده می‌شود.

خودروهای شیمیایی نیز از دیگر گزینه‌های مطرح برای کاهش وابستگی به منابع سوخت فسیلی است. در این خودروها از یک واکنش شیمیایی ساده برای تامین سوخت خودرو استفاده می‌شود. برای این واکنش شیمیایی نیز از موادی که در محیط اطرافمان به آن دسترسی داریم می‌توانیم استفاده کنیم.

به گفته مجری این طرح تحقیقاتی در این خودرو شیمیایی از آب اکسیژنه به عنوان سوخت مصرفی خودرو استفاده شده است. گاز تولید شده از واکنش شیمیایی دو ماده آب اکسیژنه و پرمنگنات پتاسیم می‌تواند نیروی پیشران لازم برای حرکت این خودرو را تامین کند. این طرح در مقیاس آزمایشگاهی اجرایی شده است. هدف از طراحی و ساخت این خودرو شرکت در مسابقات بین‌المللی کمیکار بوده است. شرکت‌کنندگان در مسابقات کمیکار باید خودرویی طراحی کنند که با سوخت پاک یا دوستدار محیط زیست کار می‌کند. اگرچه کاربرد این خودروها در مقیاس آزمایشگاهی صرف شرکت در مسابقات است اما ایده‌های مطرح شده را می‌توان در آینده‌ای نه چندان دور در سطح صنعتی نیز به اجرا در آورد.

بازنگری در طراحی موتور خودرو

وی درباره استانداردهای مطرح در مسابقات خودروهای شیمیایی این طور توضیح می‌دهد: یکی از استانداردهای مطرح در این مسابقات این است که خودروهای طراحی شده باید مسافتی معادل 30 متر را در مدت زمان مشخصی به‌طور کامل طی کند. پس از ترکیب شدن مواد در نظر گرفته شده به عنوان سوخت شیمیایی در مخزن خودرو، خودرو استارت زده و روشن می‌شود که باید پس از روشن شدن مسافتی معادل 30 متر را طی کند. البته استاندار‌دهای در نظر گرفته شده از سوی کشورهای مختلف می‌تواند متفاوت باشد. بعد از طی مسافت در نظر گرفته شده خودرو متوقف می‌شود. اگر به این نتیجه برسیم که این خودرو در سطح آزمایشگاهی کاربردی است و نقصی ندارد به این معنی است که می‌توان در خودروهای آینده از این نوع سوخت به‌عنوان جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی استفاده کرد. البته کاربردی کردن چنین ایده‌هایی در مقیاس وسیع تر یا صنعتی به مطالعات و تحقیقات بیشتری نیاز دارد و لازم است به طور ممتد و پیوسته روی آن کار شود تا بتوان به چنین ایده‌ای دست یافت.

یکی از ویژگی‌های مهم خودروهای شیمیایی این است که بعد از طی مسافتی مشخص خودرو باید متوقف شود. مهندس گاوگانی با اشاره به این موضوع می‌افزاید: در حقیقت توقف این خودرو پس از طی مسافت مشخص به این دلیل است که دو ماده مورد نظر یعنی آب اکسیژنه و پرمنگنات پتاسیم با هم واکنش داده و در نهایت این دو ماده مصرف می‌شود. استفاده از منابع سوختی دوستدار محیط‌زیست موجب می‌شود آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی کاهش پیدا کند. علاوه بر این چنین سوخت‌هایی که به‌عنوان جایگزین سوخت‌های فسیلی مطرح می‌شود مشکل تجدیدناپذیر بودن منابع سوخت فسیلی را ندارد.

شاید به نظر برسد مطرح شدن چنین ایده‌هایی به این معنی است که در آینده‌ای نه‌چندان دور می‌توان در طراحی و ساخت خودروهای آینده از این ایده‌ها بهره گرفت اما در حقیقت باید برای عملی شدن این ایده در طراحی موتور خودرو تغییراتی ایجاد شود. در این خودرو‌ها از گاز تحت فشار به‌عنوان نیروی پیشران خودرو استفاده می‌شود.بنابراین باید گروهی از مهندسان خودرو با ما همکاری داشته باشند تا بتوان چنین ایده‌ای را در خودروها عملی کرد. یکی از ایده‌هایی که به ذهن می‌رسد این است که شاید بتوان در خودروهای گاز سوز برای مثال به جای CNG از این گاز که در نتیجه انجام واکنش شیمیایی آزاد می‌شود استفاده کرد. البته این فقط یک ایده است. شاید بتوان با در نظر گرفتن این مواد شیمیایی به‌عنوان سوخت، موتور خودروهای آینده را به شکل ساده‌تری طراحی کرد.

وی درباره لزوم توجه به ویژگی‌های خاص در طراحی و ساخت خودرو براساس نوع سوخت می‌افزاید: در هر خودرویی متناسب با منبع سوخت آن تغییراتی ایجاد می‌شود. خودروهای خورشیدی که امروز از آنها استفاده می‌شود به روش صنعتی تولید شده‌اند و در نتیجه عملکرد بهتری دارند. اگر قرار باشد از این دو ماده شیمیایی به‌عنوان سوخت خودرو استفاده شود شاید بتوان خودروهای سبک‌تری طراحی کرد که عملکرد موتور آنها در مقایسه ساده‌تر است.

عبور از مرحله آزمون و خطا

در این خودرو از نوعی واکنش گرماده برای تولید انرژی موردنیاز برای حرکت خودرو استفاده می‌شود و بر این اساس خودرو در مدت زمان مشخصی متوقف خواهد شد. به عبارت دیگر با محاسبه مقادیر مشخصی از دو ماده اصلی واکنش می‌توان زمان به پایان رسیدن این دو ماده و توقف خودرو را محاسبه کرد که این محاسبات به‌عنوان ترمز خودرو عمل می‌کند. اما اگر قرار باشد این خودرو به‌عنوان خودرویی طراحی شود که بخواهیم از آن در شرایط واقعی استفاده کنیم باید امکانات دیگری در نظر گرفته شود. لازم است هنگامی‌که راننده قصد توقف خودرو را دارد از خروج گاز از منبع سوخت جلوگیری شود. بنابراین می‌توان یک شیر خروجی در نظر گرفت که مانع از خروج گاز از مخزن شود. به این ترتیب فشار گاز آزاد شده از واکنش در مخزن باقی می‌ماند. در هر یک از این ایده‌های مطرح شده از خودروهای هیبریدی تا خودروهای خورشیدی و شیمیایی معایب و مزایایی وجود دارد.

خودروهای خورشیدی از مدت زمان تابش نور خورشید انرژی حاصل از تابش را به دام انداخته و آن را در سلول‌های خورشیدی ذخیره می‌کنند. چنانچه منبع نور در دسترس نباشد عملکرد خودرو با مشکل مواجه می‌شود. به گفته مهندس گاوگانی در خودروهای شیمیایی تا زمانی که این دو ماده در مخزن خودرو وجود داشته باشد مشکلی برای خودرو به وجود نمی‌آید. مزیت این خودرو این است که این مواد تمام شدنی نیست و این محدودیت‌ها را ندارد. البته لازم است جایگاه‌هایی برای تزریق این ماده در نظر گرفته شود.

سوخت‌های فسیلی بسیار پر هزینه است و فرآیند تبدیل سوخت فسیلی به بنزین مستلزم فعل و انفعالات پیچیده‌ای است. بنابراین به‌طور کلی می‌توان گفت خودروهای شیمیایی می‌تواند جایگزین مناسبی برای خودروهایی باشد که با سوخت فسیلی کار می‌کند. البته باید توجه داشت این خودروها اکنون در سطح آزمایشی طراحی شده و عملی شدن آنها مستلزم گذشت زمان و انجام تحقیقات بیشتری در این زمینه است.

فرانک فراهانی‌جم ‌/‌ گروه دانش