A réz és az alumínium több mint egy évszázadon keresztül csillagok voltak az elektromos motorok gyártásában. De ez hamarosan megváltozhat a Koreai Tudományos és Technológiai Intézet (KIST) forradalmi felfedezésének köszönhetően.
Kutatói csoport, Dr. Dae-Yoon Kim vezetésével, sikerült létrehoznia a Funkcionális elektromos motor egyetlen réz tekercs nélkül– Ehelyett a szén nanocsövekből (CNT), amely ötször könnyebb, mint a réz és ígéretes elektromos tulajdonságokból álló kábeleket.
A nemrégiben közzétett megállapítás óriási következményekkel járhat az elektromos autók iparában, a repülés és a fogyasztói elektronika számára, ahol a súly és a hatékonyság kritikus jelentőségű.
Hogyan működne egy motor réz nélkül?
A hagyományos elektromos motorok réz tekercsektől függnek az elektromágneses mezők előállításához. A probléma az, hogy a réz az Nehéz és drágaamellett, hogy intenzív bányászatot igényel.
A KIST megoldás az, hogy helyettesítse azt a CSCEC-vel (Composite Cleath Core elektromos vezető), amelyet egy innovatív eljárásnak neveznek (Last)Folyékony kristály-műtárt felületű texturálás).
Ezek az igazított szén nanocsövek ultra könnyű (a motor 20 és 25% -kal könnyebb lehet) és rugalmas lehet. Vezetőképessége kevesebb, mint a réznél (7,7 ms/m, szemben az 59 ms/m -rel), de elegendő a gyakorlati alkalmazásokhoz.
A szén nanocsövek egyik legnagyobb kihívása az, hogy hajlamosak csoportra, csökkentve hatékonyságukat. A módszer Utolsó Oldja meg ezt folyékony folyadékkristályok segítségével a CNT összehangolására és a szennyeződések kiküszöbölésére.
Az eredmény több olyan vezető, amelynek +130% -os hatékonysága és stabilabb. Már kipróbálták őket egy autóban egy skálán, megmutatva, hogy csak 3,5 watt teljesítményű járművet mozgathat.
Rendszer előnyei
Három fő előnye van, amelyek ezt hoznák
- Drasztikus súlycsökkentés: A Tesla Model S olyan motorjaival rendelkezik, amelyek súlya körülbelül 68 kg, ebből 25% réz. A CNT -vel ez a súly kb. 52 kg -ra csökken. Ha az elektromos repülésről (EVTOL) beszélünk, akkor akár 250 kg -ot is megtakaríthatunk a vezetékekben és a motorokban, javítva az autonómiát és a hatékonyságot.
- Jobb dinamikus teljesítmény: Az alacsonyabb forgási tehetetlenség nagyobb gyorsulási kapacitást jelent. Feltételezik, hogy kevesebb hőterhelést, ha egyszerűbb hűtési rendszerekre van szükségük.
- Fenntarthatóság: A rézbányászat erősen szennyező. Természetesen tisztáznia kell ezt a pontot, mivel a CNT előállítása továbbra is függ a kémiai eljárásoktól, amelyek hulladékot generálnak, például sósavat. Ezen a ponton a legtisztább módszereket kell találni.
A megoldandó problémák
Számos szempont is javítható
- A vezetőképesség alacsonyabb a réztől: A KIST prototípus elérte 3 420 fordulat / percelőtt 18,120 fordulat / perc egyenértékű rézmotorból. Ha azonban a súlyt az egyenletbe helyezzük, akkor a teljesítmény közel van (csak 6% -kal kevesebb).
- Magas költségek: Ne bolondítsuk magunkat, a réz viszonylag megfizethető (10-11 dollár/kg), míg a motorok CNT-je jelenleg kb. 375-500 dollárba/kg.
- Az alkatrészek újratervezése: Sajnos az anyag nem elegendő a változáshoz: A motorok, izolátumok és a teljes elektromos rendszerek újratervezése szükséges.
Röviden: ez egy olyan előleg, amely nem helyettesíti a réz egyik napról a másikra, de bizonyítja, hogy vannak életképes alternatívák. Ha lehet csökkenteni és felmászni, a CNT -vel rendelkező motorok kulcsfontosságúak lehetnek a nagy teljesítményű járművekben, az orvostechnikai eszközökben, a robotikában vagy a megújuló energiában, ahol a súly döntő jelentőségű. „Ez olyan, mintha a gőzmotorokból a belső égésbe költöznék” – mondja Dr. Kim. Réz továbbra is uralkodik, de utódja már a laboratóriumban van.
