con nanotubos de carbono en vez de cobre para que sean más eficientes y menos contaminantes

Los coches eléctricos no emiten ni un gramo de CO₂ a la atmósfera cuando circulan, pero no están libres de emisiones: ni en su fabricación ni en los elementos que los componen. Más allá de la producción de baterías, la gran mayoría de motores eléctricos están compuestos de cobre: un metal pesado cuya producción y extracción tiene un gran impacto ambiental.

Un equipo de investigadores coreanos ha dado con la solución: estos expertos han desarrollado un motor eléctrico sin cobre. Este bloque es más ligero y reduce el impacto medioambiental, aunque tiene retos por delante para hacerse realidad en los coches eléctricos.

Una bobina de nanotubos de carbono para jubilar al cobre

Lo firman científicos del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST), que definen un nuevo corazón para los bloques eléctricos. La bobina, en vez de cables de cobre, integra cables conductores cuyo núcleo está formado por nanotubos de carbono (o CNT por sus siglas en inglés). Aseguran que permite una conducción eléctrica eficiente y que puede sustituir a este metal pesado. Y al bajar el peso de la mecánica, sobre el papel, supondrá coches eléctricos con más autonomía y menor consumo.

«Puede utilizarse en motores eléctricos reales». Los expertos coreanos integraron este sistema en un motor eléctrico y lo hicieron funcionar a 3 V, con una velocidad de rotación de 3.420 rpm. Si bien esta cifra está bastante alejada de la que ofrecen los actuales motores eléctricos de coches, en los experimentos realizados con la bobina de nantotubos de carbono descubrieron que las revoluciones por minuto del motor podían controlarse de forma estable según el voltaje de entrada. Con esto en la mano, afirman que puede ser un concepto viable.

En lo que toca a la conductividad eléctrica, las pruebas con este material arrojaron 7,7 millones siemens por metro (s/m). Es asimismo menor que la del cobre 5,9×10⁷ s/m, pero sostienen que al ser más pequeño y menos pesado, puede compensar la diferencia. Y es que la gran ventaja de esta bobina frente a la de cobre es su bajo peso, al tener la quinta parte de la densidad de una de cobre.

Asimismo, pusieron a prueba la durabilidad de esta tecnología: el motor se mantuvo operando una hora a potencias de hasta 3,5 W. «Al desarrollar un nuevo concepto de tecnología de CNT de alta calidad, inédito hasta la fecha, logramos maximizar el rendimiento eléctrico de las bobinas de CNT para impulsar motores eléctricos sin metal», afirmó el doctor Dae-Yoon Kim.

Desafíos técnicos y todavía caros. Aunque en esta ocasión se ha aplicado a la bobina de un motor eléctrico, los nanotubos de carbono se presentan como una tecnología prometedora en varias aplicaciones. Por ejemplo los supercondensadores. Son estables, ligeros y disipan bien el calor. Pero tienen que superar varios desafíos para llegar a integrarse en los motores de coches eléctricos.

Primero, esta tecnología tiene un problema: durante la fabricación de los CNT, los metales catalizadores pueden adherirse a su superficie, deteriorando sus propiedades eléctricas. Este escollo lo han salvado los investigadores del KIST con un proceso de limpieza a base de cristales líquidos que eliminan las partículas metálicas de la superficie de los nanotubos sin dañarlos. 

Fabricación del motor síncrono del BMW i3, donde se aprecian las bobinas de cobre.

Pero aún así su producción a gran escala aún sigue siendo complicada a nivel técnico. A lo que se añade un coste más elevado precisamente por la purificación necesaria de los nantotubos. Esto se traduce en un motor eléctrico más caro, cuando el objetivo necesario para las marcas es justo el contrario: que sean más baratos de producir para bajar su precio.

Por último, los fabricantes tendrían que adaptar su infraestructura a la fabricación de los coches con estos motores, pues los CNT requieren nuevos sistemas de bobinado, control y refrigeración. Sumado a los procesos de ensamblado y homologación que son diferentes a los de los motores actuales que recurren al cobre.

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Imágenes | Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST), Renault

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