- النظام الذي طوره KIMM يمكنه تنقية الهواء أثناء القيادة والتقاط غبار الفرامل.
- نظام الشباك قادر على إزالة جزيئات PM2.5 بفعالية، دون الحاجة إلى مروحة عالية القدرة.
- جامع غبار الفرامل يمكنه تلقائيًا التقاط الجزيئات، دون الحاجة إلى معدات إضافية.
- تهدف هذه التقنية إلى تحسين جودة الهواء في المدن، وقد تم تقديم طلبات براءات اختراع في عدة دول.
طور المعهد الكوري لبحوث المواد الميكانيكية (KIMM) نظامًا للمركبات قادرًا على تنقية الهواء المحيط أثناء القيادة، بالإضافة إلى التقاط غبار الفرامل ومنع تسربه. تعتمد هذه التقنية على الهيكل الحالي للمركبة، مما يحول السيارات العادية إلى أجهزة تنقية هواء متحركة في الشوارع الحضرية. قاد الفريق الذي يقوده الدكتور هان بانغ-يو من قسم بحوث البيئة الحضرية في KIMM، بناء ثلاثة أنظمة، تشمل جهاز إزالة الغبار الكهروستاتيكي، وجامع غبار الفرامل، ونظام الطاقة اللاسلكية، لتنقية الهواء أثناء توقف المركبة. قام المهندسون بتركيب هذه الأنظمة على مركبات تشمل كيا Carnival وهيونداي Sonata للتحقق من أدائها.
يستطيع نظام الشباك معالجة الجزيئات الدقيقة الداخلة من خلال شحنها، مما يجعلها تلتصق بلوحة الجمع. يبلغ قطر ألياف الكربون أقل بكثير من شعر الإنسان، مما يمكنها من جمع الجزيئات بفعالية باستخدام تيار منخفض، مع تقليل إنتاج الأوزون. أثناء القيادة، يعتمد النظام على تدفق الهواء الناتج عن حركة المركبة، دون الحاجة إلى مروحة عالية القدرة إضافية. عندما تتوقف المركبة في منطقة مزودة بالطاقة اللاسلكية، يمكن استخدام مروحة التبريد الحالية لتنقية الهواء المحيط. عند سرعة 18.6 ميل في الساعة (30 كم/ساعة)، تمكن نظام الشباك من إزالة 95% على الأقل من جزيئات PM2.5 و99% على الأقل من جزيئات PM2.5-10 الأكبر.
مبدأ عمل نظام الشباك
يحافظ النظام على نفس الأداء عند سرعة 31 ميل في الساعة (50 كم/ساعة)، حيث يمكن لكل مركبة تنقية حوالي 63,600 قدم مكعب (1,800 متر مكعب) من الهواء في الساعة. بعد التركيب، لم تتجاوز التغيرات في كفاءة الوقود في Carnival وSonata 1%.
يتم التقاط غبار الفرامل من خلال جامع مثبت خلف مكابح الفرامل. الاحتكاك بين وسادة الفرامل وقرص الفرامل يشحن الجزيئات بشكل طبيعي، لذلك لا يحتاج النظام إلى شاحن جزيئات إضافي أو مروحة شفط. في دورة اختبار المركبات الخفيفة الموحدة عالميًا (WLTC)، يلتقط هذا الجامع 22.2 ملغ من جزيئات تآكل الفرامل لكل مركبة لكل كيلومتر، ما يعادل حوالي 35.7 ملغ لكل ميل. وهذا يعادل حوالي 0.35 أونصة (10 غرامات) خلال 280 ميل (450 كم).
تقنية التقاط غبار الفرامل
تركز أنظمة التحكم في تلوث السيارات التقليدية بشكل أساسي على انبعاثات محرك الاحتراق. الجزيئات غير المنبعثة الناتجة عن الفرامل والإطارات تأتي أيضًا من المركبات الكهربائية والهيدروجينية، وقد تم تنظيم انبعاث جزيئات الفرامل وفقًا لمعايير Euro 7. يشير الباحثون إلى أن إزالة الغبار الكهروستاتيكي توفر مقاومة منخفضة لتدفق الهواء، ويمكن أن تتكيف مع المساحات والأجزاء الموجودة في المركبة، مما يقلل من الحاجة إلى طاقة إضافية وتغييرات هيكلية.
التطبيقات المستقبلية للتقنية
أشار هان بانغ-يو إلى أن إحدى الميزات الرئيسية للنظام هي قدرة المركبات على تنقية الهواء المحيط أثناء القيادة، وتقليل جزيئات تآكل الفرامل مباشرة من المصدر. وأوضح الباحث الرئيسي لي كون-هي أن استخدام هيكل المركبة وتدفق الهواء أثناء القيادة "يقلل من الحاجة إلى طاقة إضافية". يخطط KIMM للتحقق من أداء النظام وموثوقيته على المدى الطويل في ظروف القيادة الفعلية. هذه واحدة من الإنجازات المهمة لمشروع AirFive، أحد العلامات التجارية الرائدة الخمس لـ KIMM، حيث يخطط المعهد لتوسيع تطبيق هذه التقنية لتحسين جودة الهواء في المدن. يحمل المشروع اسم "سيارات تنقية الهواء المتبادلة المنفعة ضد الجزيئات الدقيقة في الغلاف الجوي"، بدعم من برنامج تطوير التقنيات الأساسية في صناعة السيارات.
تم نشر النتائج البحثية ذات الصلة في "المجلة الدولية للاحتكاك" و"الغلاف الجوي"، وقد تم تقديم طلبات براءات اختراع في كوريا والولايات المتحدة وألمانيا. عنوان بحث غبار الفرامل هو "جهاز إزالة غبار كهروستاتيكي لا يحتاج إلى شحن لجمع جزيئات تآكل الفرامل الناتجة عن الاحتكاك".
البند المواصفات كمية التقاط جزيئات تآكل الفرامل 22.2 ملغ/كم نسبة إزالة PM2.5 95% نسبة إزالة PM2.5-10 الأكبر 99%
أثر هذه التقنية على جودة الهواء في المدن
مع تسارع عملية التحضر، تزداد مشكلة تلوث الهواء الناتج عن وسائل النقل بشكل ملحوظ. نظام المركبات الذي طوره KIMM لا ينقي الهواء المحيط أثناء القيادة فحسب، بل يلتقط أيضًا غبار الفرامل بفعالية، مما له أهمية كبيرة في تحسين جودة الهواء في المدن. تركز أنظمة التحكم التقليدية في التلوث بشكل أساسي على انبعاثات محرك الاحتراق، بينما توسع هذه التقنية نطاق السيطرة لتشمل الجزيئات غير المنبعثة. مع انتشار هذه التقنية، قد يتم تنفيذها في المزيد من الطرازات في المستقبل، مما يقلل من الجزيئات الضارة في المدن، ويعزز الصحة العامة.