Una de les principals preocupacions sobre la conducció dels vehicles elèctrics és la seva autonomia. Els sensors quàntics podrien ajudar a millorar en 100 vegades la precisió sobre el seu rang de conducció.
Els vehicles elèctrics controlen la quantitat de càrrega que queda a les bateries el que significa quina és l'autonomia restant, mitjançant l'anàlisi de quin és el consum de les bateries. Una de les maneres es captar el corrent que està sortint de la bateria la qual, pot variar des de pocs ampers fins a centenars d'amperes.
Ates aquest ampli ventall de la corrent que han d'analitzar els sensors de bateries de vehicles elèctrics, normalment la seva precisió està limitada 1 A. Aquesta imprecisió condueix a una ambigüitat d'aproximadament un 10 per cent en les estimacions de càrrega de la bateria, cosa que fa que l'ús de la bateria sigui ineficient.
Hi han estudis amb origen al Japó el quals expliquen que els sensors quàntics de diamant poden funcionar en un rang de més de 1.000 A alhora que mesuren les intensitats actuals amb una precisió de 10 mA. Això significa que poden reduir l'ambigüitat en les estimacions de càrrega de la bateria dels vehicles elèctrics del 10% a l'1% o fins i tot al 0,11%.
Amb aquesta finalitat, s'ha desenvolupat el primer sensor quàntic de diamants del món per a bateries de vehicles elèctrics que presenta un alt rendiment i una millor precisió que permet fer un ús molt més eficient de les bateries.
La tecnologia quàntica depèn dels efectes quàntics que poden sorgir perquè l'univers pot tornar-se bastant difós als seus nivells més petits. Per exemple, l'efecte quàntic conegut com a superposició permet que els àtoms i altres blocs de construcció del cosmos existeixin essencialment en dos o més llocs o estats al mateix temps.
Aquests efectes quàntics són molt sensibles a les interferències externes. Tanmateix, els sensors quàntics aprofiten aquest fet per aconseguir una sensibilitat extraordinària a qualsevol pertorbació del seu entorn. Per exemple, actualment s'estan desenvolupant sensors quàntics que poden detectar característiques amagades sota terra amb un nivell de detall mai vist fins ara.
Una plataforma de sensor quàntic comuna utilitza microscòpics diamants artificials amb defectes dins d'ells, en els quals un àtom de carboni es substitueix per un àtom de nitrogen això fa que falti l'àtom de carboni adjacent. Quan aqueste "vacants" de nitrogen (NV) s'il·luminen amb llum verda, fan fluorescència vermella. Les pertorbacions magnètiques, tèrmiques i altres poden alterar aquesta resposta, permetent que els centres NV esdevinguin com a sensors.
Recentment, s'ha experimentat amb sensors quàntics de diamant, cadascun d'un quadrat de 2 per 2 mil·límetres i 1 mm de gruix. Es va col·locar un sensor a banda i banda de la barra conductora per la qual passa el corrent d'una bateria a la caixa de connexions. En col·locar dos sensors lluny l'un de l'altre en lloc d'apropar-los i després comparar les seves dades per veure què tenien en comú, es van poder identificar i eliminar lectures falses de cada sensor que provenien del soroll ambiental.
Aquests sensors podrien detectar corrents de bateria tan petites com 10 mA a temperatures que van des de -40 fins +85 °C, un rang habitual en les aplicacions per vehicles. Per tant, aquests sensors, també podrien ajudar a controlar la temperatura, cosa que pot ajudar a millorar el control de la bateria.
La capacitat d'aquests sensors per funcionar a uns 1.000 A, ja que les bateries d'estat sòlid promouen una potència més gran i capacitats més altes en els vehicles elèctrics. Aquesta capacitat també es farà servir quan arribin nous carregadors ràpids.
Els sensors quàntics de diamant poden ampliar l'autonomia de conducció dels vehicles elèctrics en un 10 %. Alternativament, podrien ajudar a mantenir el mateix rang de conducció però reduir el pes de la bateria en un 10 %. Això reduiria l'energia necessària per fer funcionar cada vehicle en un 3,5 % i l'energia necessària per produir els vehicles en un 5 %. Tenint en compte que es preveuen uns 20 milions de vehicles elèctrics nous a tot el món l'any 2030, aquestes reduccions correspondrien a una disminució del 0,2% de les emissions de diòxid de carboni del sector del transport global.
Font: Charles Q. Choi is a science reporter. He has written for Scientific American, The New York Times, Wired, and Science, among others.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada