Kupfer ist ein zentraler Bestandteil in Elektromotoren – zumindest bisher. Denn Forscher aus Südkorea haben nun eine neue Technologie entwickelt, mit der Elektromotoren künftig auch ohne Kupfer auskommen könnten.
Kupfer ist bisher eines der zentralen Materialien in Elektromotoren. Doch das Metall bringt auch entscheidende Nachteile mit sich. Denn es bringt ein großes Gewicht mit sich, ist vergleichsweise teuer in der Anschaffung und der Abbau ist ökologisch problematisch.
Zusätzlich kommt es durch den elektrischen Widerstand zu Wärmeverlusten, die eine aufwendige Kühlung der Elektromotoren erfordern. Forscher aus Südkorea könnten hierfür aber nun eine Lösung haben. Denn sie haben das Metall durch sogenannte Carbon Nanotubes (CNTs) ersetzt. Diese Kohlenstoff-Nanoröhren könnten künftig den Bau von Elektromotoren ohne Kupfer möglich machen.
Carbon könnte Kupfer in Elektromotoren ersetzen
Kupfer kommt bisher in Elektromotoren zum Einsatz, da es eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Allerdings hat das Metall auch zahlreiche Nachteile, weshalb in der Forschung nach möglichen Alternativen gesucht wird.
Forscher des Korea Institute of Science and Technology (KIST) haben eine Spule für Elektromotoren entwickelt, die komplett ohne Metall und damit auch ohne Kupfer auskommen. Stattdessen kommen hierfür die sogenannten Carbon Nanotubes zum Einsatz.
Diese sind deutlich leichter als Kupfer, haben aber eine ebenso gute Leitfähigkeit für Strom. Außerdem ist das Material extrem stabil und kann Wärme effizient ableiten.
Das ist neu an den Carbon Nanotubes
Carbon Nanotubes werden schon seit Längerem für den Einsatz in Elektromotoren erforscht. Allerdings gab es hierbei bisher Probleme mit Verschmutzungen. Denn durch kleine Metallpartikel auf der Oberfläche wurde die Leitfähigkeit der CNTs beeinträchtigt und damit auch die Leistung verringert.
Die Forscher vom KIST in Südkorea haben hierfür aber nun eine Lösung gefunden. Durch einen neuen Reinigungsprozess können die Metallpartikel auf der Oberfläche entfernt werden.
Hierfür kommen Flüssigkristalle zum Einsatz. Diese können die Nanoröhren reinigen, beschädigen diese dabei aber nicht. So wird die elektrische Leitfähigkeit erhöht, was den zuverlässigen Einsatz in Elektromotoren ermöglicht.
Diese Vorteile hätten Elektromotoren ohne Kupfer
Könnten Spulen in Elektromotoren künftig ohne Kupfer auskommen und durch Carbon Nanotubes ersetzt werden, hätte das entscheidende Vorteile für die Elektromobilität. Denn dadurch würde sich das Gewicht des Fahrzeugs enorm reduzieren.
Das wiederum würde sich positiv auf den Energieverbrauch und die Reichweite auswirken. Denn je leichter ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ist, desto weniger Energie benötigt es für die Fortbewegung.
In ihrem Test haben die Forscher einen Kupfermotor mit einem CNT-Motor verglichen. Dabei kam eine herkömmliche Spule mit Kupfer auf ein Gewicht von 379 mg. Die CNT-Spule brachte hingegen nur 78 mg auf die Waage.
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