باک‌های پلیمری برای ایمنی و نجات محیط‌زیست

دکتر اسماعیل قاسمی
یکی از منابع عمده ایجاد آلودگی‌های زیست‌محیطی، خودروهای با منبع سوخت هیدروکربنی است و باک بنزین نیز یکی از منابع انتشار هیدروکربن‌های خام در خودروست.

باک بنزین خودروها ابتدا از جنس فلز تولید می‌شد که با سختگیرانه‌تر شدن الزامات ایمنی و زیست‌محیطی و از سویی عدم‌توان پاسخگویی این نوع باک‌ها به الزامات و استانداردهای مورد نیاز و محدودیت‌های متعدد به‌تدریج باک پلیمری جایگزین باک‌های فلزی شد تا پاسخگوی استانداردهای جدید باشد.

در ادامه نگاهی به دلایل و مولفه‌های مختلف در انتخاب نوع مخازن سوخت خودرو و روند آن در بین سایر خودروسازان جهان خواهیم داشت تا بتوانیم جمع‌بندی مناسبی در این حوزه داشته باشیم.


1- حجم باک
به‌طور کلی در شرایط یکسان و فضای قابل دسترس مشخص، باک پلیمری به‌طور میانگین به میزان 15 تا 20درصد حجم سوخت بیشتری در خود جای می‌دهد. این ویژگی در باک‌های فلزی به‌دلیل محدودیت فرم‌پذیری ورق وجود ندارد.


2- وزن
به گزارش همشهری،با فرض یکسان بودن میزان حجم باک فلزی و پلیمری که روی خودرو نصب شده‌ باک پلیمری بسته به نوع طراحی 40 تا 50درصد از باک فلزی سبک‌تر خواهد بود.
تأثیر وزن را می‌توان از 2منظر مورد بررسی قرار داد:

* میزان انتشار CO2: با توجه به تحقیقات به عمل آمده، به ازای هر یک کیلوگرم کاهش وزن در خودرو، میزان 0.1گرم از انتشار دی‌اکسیدکربن کاسته خواهد شد.میزان مصرف سوخت: با توجه به کاهش وزن خودرو، مصرف سوخت نیز کاهش پیدا می‌کند. تحقیقات نشان می‌دهد به ازای هر کیلو کاهش وزن خودرو، مصرف بنزین 0.04لیتر در هر کیلومتر کاهش خواهد داشت.

به‌عنوان مطالعه موردی، با تغییر نوع باک تیبا از نوع فلزی به پلیمری و با احتساب کاهش 1.6کیلوگرم وزن باک و با فرض تولید سالانه حدود 200هزار دستگاه خودرو، اگر هرکدام از این مدل خودرو20هزار کیلومتر پیمایش داشته باشد، می‌توان سالانه شاهد کاهش مصرف سوخت به میزان 260هزار لیتر و کاهش انتشار 640تن CO2 در محیط‌زیست بود.



3- انتشار بخارات بنزین
 3عامل اصلی مؤثر در انتشار بخارات سوخت از مجموعه باک به‌شرح ذیل قابل ذکر است:

      نفوذپذیری از جداره‌ها و بدنه باک
      نفوذ از نقاط جوش و اتصالات
      افزایش میزان تبخیر سوخت در داخل باک به‌دلیل انتقال حرارت

به لحاظ نفوذپذیری از جداره‌ها و نقاط جوش اگر باک‌های فلزی و پلیمری با تکنولوژی روز دنیا تولید شوند قابلیت دستیابی به الزامات EU 6 و حتی PZEV به‌عنوان بالاترین سطوح استانداردهای زیست‌محیطی وجود دارد ولیکن به‌طور مثال درصورتی‌که از تکنولوژی‌های روز دنیا در حوزه جوش رباتیک پلاسما در باک فلزی استفاده نشود عملا بخارات بنزین از منافذ ریز جوش قابلیت عبور دارند که مستقیما باعث انتشار حجم عمده‌ای هیدروکربن نسوخته به محیط‌زیست خواهد شد.

ضمنا با توجه به بالاتر بودن ضریب انتقال حرارت در فلزات نسبت به پلیمرها، باک‌های فلزی دمای بیشتری را به داخل باک منتقل می‌کنند که این افزایش دما، باعث افزایش تبخیر بنزین می‌شود. متناسب با این افزایش تبخیر، حجم کنیستر خودرو (مخزن جاذب بخارات بنزین) نیز باید افزایش یابد تا از انتشار بخارات به محیط جلوگیری شود که این افزایش حجم باعث افزایش وزن و ایرادات ناشی از آن خواهد شد.

در حجم یکسان باک فلزی و پلیمری، میزان تبخیر بنزین در باک‌های پلیمری حدود 20درصد کمتر از باک‌های فلزی است.



4- ایمنی و استحکام در برابر ضربه (تصادف)
استنباط عامیانه این است که فلز محکم‌تر از پلیمر است ولی این مقایسه باید در شرایط کاربردی از لحاظ وضعیت هندسی قطعات و معیار‌های پذیرش صورت گیرد. به‌طور کلی پلیمر‌ها نسبت به فلزات قابلیت ضربه‌پذیری و تغییر شکل بالاتری دارند و این خاصیت باعث می‌شود که باک، پس از اعمال ضربه به حالت قبلی خود باز گردد. درصورتی که اگر در باک‌های فلزی هنگام برخورد مخزن فشرده شود می‌تواند منجر به انفجار خودرو شود.

روند استفاده در دنیا
با توجه به برآورد مطرح شده، با وجود اینکه هر دو باک فلزی و پلیمری در خودروسازان مختلفی طی سالیان گذشته استفاده شده‌اند لیکن روند مصرف در دنیا به سمت استفاده هرچه بیشتر (بیش از 90درصد) از باک‌های پلیمری است.

این موضوع به‌دلیل موارد ذکر شده در بالا شامل ایمنی بالاتر به‌خصوص در تصادفات، کاهش وزن و مصرف سوخت و مقدار Co2 و آلایندگی هیدروکربن‌های نسوخته و همچنین امکان افزایش حجم باک است.

روند استفاده فراگیر باک‌های پلیمری در دنیا به‌ویژه با توجه به مشکلات عمده آلودگی هوا در ایران، نشان می‌دهد که به‌کارگیری تکنولوژی‌های روز و استفاده از باک‌های پلیمری یکی از ملزومات خودروسازی روز در ایران و جهان به‌حساب می‌آید.