Language
Country/Area
No result found
لماذا يعد "اللغز البارد" للمواد الفائقة الموصلية أمرا حاسما لتكنولوجيا المحركات المستقبلية؟
تصل الموصلات الفائقة إلى مستوى مقاومة كهربائية صفرية عند درجة حرارة انتقالية معينة، مما يسمح لها بتوليد مجالات مغناطيسية عالية للغاية من المستحيل تحقيقها في المحركات التقليدية.
مراجعة التاريخ
إن مفهوم المحركات الفائقة التوصيل ليس جديدًا. ففي عام 1831، ابتكر مايكل فاراداي أول محرك أحادي القطب يعمل بالتيار المستمر. مع مرور الوقت، تزايدت الأبحاث حول تطبيق الموصلات الفائقة في محركات التيار المستمر أحادية القطب تدريجيًا. في عام 2005، حصلت شركة جنرال أتوميكس الأمريكية على عقد لإنشاء محرك أحادي القطب فائق التوصيل كبير الحجم ومنخفض السرعة لاستخدامه في دفع السفن.
يُعتقد أن المولدات أحادية القطب الفائقة الموصلية لديها القدرة على العمل كمصدر طاقة نبضية لأنظمة الأسلحة الليزرية، على الرغم من أن مثل هذه الآلات لا تزال تواجه تحديات في التطبيقات العملية. استخدمت الآلات الفائقة التوصيل المتزامنة ذات التيار المتردد المبكرة موصلات فائقة معدنية منخفضة الحرارة وكانت تتطلب التبريد بالهيليوم السائل، مما حد من تطبيقاتها. ولكن مع تطور تكنولوجيا الموصلية الفائقة في درجات الحرارة العالية، بدأت الآلات التي تستخدم الموصلات الفائقة الخزفية تجذب اهتمامًا واسع النطاق في السوق.لقد أدى ظهور المحركات الفائقة التوصيل ذات درجات الحرارة العالية إلى ظهور أمل جديد بالنسبة لأكبر المولدات ومحركات دفع السفن.
الاهتمامات الحالية
في الوقت الحالي، يركز الاهتمام بالمحركات الفائقة التوصيل السيراميكية المتزامنة ذات التيار المتردد على الآلات الكبيرة مثل المولدات المستخدمة في محطات الطاقة البحرية والمرافق العامة، والمحركات المستخدمة في دفع السفن. قامت شركة AMSC، بالتعاون مع شركة نورثروب جرومان، بتطوير واختبار محرك دفع بحري فائق التوصيل بقوة 36.5 ميجاوات. وتعتبر هذه المحركات بمثابة تقنية قوية لتوربينات الرياح بسبب طبيعتها خفيفة الوزن، مما يمكن أن يقلل بشكل فعال من تكلفة مرافق توليد الطاقة الإجمالية.
ومن المتوقع أن يتم تركيب أول توربينات الرياح التجارية بحلول عام 2020 تقريبا، مما يمهد الطريق لتطوير الطاقة المتجددة في المستقبل.إن الخصائص خفيفة الوزن التي تتميز بها المولدات الفائقة الموصلية من شأنها أن تحدث تغييرات ثورية في تكنولوجيا توليد طاقة الرياح.
تحليل المزايا والعيوب
مقارنة مع محركات الموصلات التقليدية
تتمتع المحركات الفائقة التوصيل بمزايا كبيرة مقارنة بالمحركات التقليدية، ولكنها تواجه أيضًا بعض التحديات والقيود. أولاً، تتضمن مزايا المحركات الفائقة التوصيل ما يلي: <أول>ومع ذلك، فإن هذه المزايا تأتي مع بعض العيوب، مثل:
<أول>مقارنة بين الموصلات الفائقة ذات درجات الحرارة العالية والموصلات الفائقة ذات درجات الحرارة المنخفضة
يمكن للموصلات الفائقة عالية الحرارة تحقيق الموصلية الفائقة عند درجات الحرارة المتاحة بسهولة أكبر للنيتروجين السائل، في حين أن استخدام الهيليوم السائل من شأنه أن يزيد التكاليف. تكون الموصلات الفائقة ذات درجات الحرارة المرتفعة عادةً عبارة عن مواد سيراميكية، ولكنها أكثر هشاشة ويصعب التعامل معها من الموصلات الفائقة المصنوعة من سبائك معدنية، مثل سبائك النيوبيوم والتيتانيوم. علاوة على ذلك، لا يمكن ربط الموصلات الفائقة الخزفية بالمسامير أو اللحام، مما يزيد من تكاليف الإنتاج. في ظل الظروف المؤقتة، يتم تشغيل الموصلات الفائقة الخزفية بسهولة أكبر بواسطة المجالات المغناطيسية المتذبذبة وتفقد موصليتها الفائقة، وهي أيضًا إحدى المشاكل التي تحتاج إلى حل في المستقبل.إن كيفية التعامل مع تحدي فقدان الموصلية الفائقة الخزفية أثناء التغيرات العابرة ستكون المفتاح لتعزيز تقدم تكنولوجيا المحركات الفائقة التوصيل.
بالنظر إلى المستقبل، فإن التطور التكنولوجي الذي جلبته المواد الفائقة التوصيل سيكون له بلا شك تأثير عميق على تكنولوجيا المحركات. ومع ذلك، فإن كيفية التغلب على التحديات القائمة والاستفادة الكاملة من إمكانات المحركات الفائقة التوصيل أصبحت قضية ملحة لمحترفي الصناعة. مع تقدم التكنولوجيا، هل يمكننا حقًا أن نتوقع أن تصبح المواد الفائقة الموصلية منتشرة على نطاق واسع في التطبيقات اليومية؟
