Επιστήμονες από την Κορέα κατασκεύασαν ηλεκτροκινητήρα χωρίς χαλκό

Χωρίς μέταλλο στις περιελίξεις αλλά με αγώγιμους νανοσωλήνες άνθρακα
Πέντε φορές ελαφρύτερος από έναν ηλεκτροκινητήρα με χαλκό
5 φορές ελαφρύτερος αλλά 50 φορές πιο ακριβός
Χωρίς ανάγκη για χαλκό αλλά με τοξικά παραπροϊόντα

Χωρίς μέταλλο στις περιελίξεις αλλά με αγώγιμους νανοσωλήνες άνθρακα

Μια επαναστατική τεχνολογία έρχεται να ταράξει τα νερά της ηλεκτροκίνησης: επιστήμονες του Korea Institute of Science and Technology (KIST) ανέπτυξαν έναν ηλεκτροκινητήρα χωρίς καθόλου μέταλλο στις περιελίξεις του. Αντί για τον παραδοσιακό χαλκό ή αλουμίνιο, η νέα τεχνολογία βασίζεται σε νανοσωλήνες άνθρακα (CNT), προσφέροντας εντυπωσιακή μείωση βάρους και νέες προοπτικές για τον σχεδιασμό ηλεκτροκινητήρων. Με πάχος μόλις 0,3 χιλιοστά, τα νέα καλώδια core-sheath composite (CSCEC) αποδείχθηκαν ικανά να κινήσουν μοντέλο ηλεκτρικού οχήματος, ανοίγοντας τον δρόμο για εφαρμογές με χαμηλή μάζα και αυξημένη απόδοση.

Πέντε φορές ελαφρύτερος από έναν ηλεκτροκινητήρα με χαλκό

Η επιτυχία οφείλεται στη μέθοδο Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing (LAST), που επιτρέπει τον προσανατολισμό των CNTs και την απομάκρυνση μεταλλικών προσμίξεων χωρίς να αλλοιώνεται η αγώγιμη νανοδομή τους. Παρά την αρχική αδυναμία σε υψηλές τάσεις, ο ηλεκτροκινητήρας CNT κατάφερε να φτάσει τις 3.420 σ.α.λ., έναντι 18.120 σ.α.λ. του αντίστοιχου με χαλκό. Η διαφορά φαίνεται χαώδης, ωστόσο ο κινητήρας από νανοσωλήνες ζύγιζε πέντε φορές λιγότερο, επιτρέποντας συγκρίσιμη αναλογία απόδοσης ανά μονάδα βάρους. Το χαμηλό βάρος μεταφράζεται σε μειωμένη αδράνεια, καλύτερη ψύξη και ταχύτερη απόκριση, ιδανικά χαρακτηριστικά για τα ηλεκτρικά οχήματα του μέλλοντος.

5 φορές ελαφρύτερος αλλά 50 φορές πιο ακριβός

Παρά την εντυπωσιακή μείωση βάρους, η τεχνολογία έχει σημαντικούς περιορισμούς. Οι νανοσωλήνες άνθρακα έχουν αγωγιμότητα 7,7 MS/m, πολύ χαμηλότερη από τον χαλκό (59 MS/m), με αποτέλεσμα να μεταφέρουν λιγότερο ρεύμα στο ίδιο πάχος. Επιπλέον, η παραγωγή των CNT καλωδίων είναι έως και 50 φορές ακριβότερη, φτάνοντας τα 500 δολάρια/κιλό, τη στιγμή που ο χαλκός κοστίζει περίπου 10–11 δολάρια/κιλό. Για να εφαρμοστεί σε πραγματική κλίμακα, θα απαιτηθεί ριζικός επανασχεδιασμός των ηλεκτρικών συστημάτων, κάτι που συνεπάγεται νέο κόστος και επανεκπαίδευση της βιομηχανίας.

Χωρίς ανάγκη για χαλκό αλλά με τοξικά παραπροϊόντα

Αν και τα CNTs μειώνουν την εξάρτηση από τον χαλκό και την εξόρυξή του, η παραγωγή τους παραμένει ενεργοβόρα και περιβαλλοντικά επιβαρυντική. Η διαδικασία LAST, που είναι απαραίτητη για τη σταθεροποίηση των αγώγιμων ιδιοτήτων, παράγει τοξικά παραπροϊόντα όπως υδροχλωρικό οξύ, δημιουργώντας ερωτήματα για το κατά πόσο η νέα τεχνολογία είναι πράγματι πιο βιώσιμη. Το στοίχημα της επόμενης δεκαετίας θα είναι η εξισορρόπηση ανάμεσα σε καινοτομία, κόστος και οικολογία, και ο ηλεκτροκινητήρας του KIST μόλις άνοιξε έναν νέο κύκλο συζητήσεων για το μέλλον της ηλεκτροκίνησης.