Flinterdunne membranen van diamant verbeteren de prestaties en levensduur van elektrische auto’s én verkorten de oplaadtijd aanzienlijk.

In een poging om de CO₂-uitstoot in Nederland te verlagen moeten in 2030 alle nieuwe personenauto’s die op de markt komen 100 procent elektrisch zijn. Maar er kleven nog wat nadelen aan het gebruik van elektrische auto’s. Het opladen duurt bijvoorbeeld veel langer dan het volgieten van een tank. Wetenschappers van Fraunhofer USA, een onafhankelijke onderzoeksinstantie, hebben nu een materiaal ontwikkeld waardoor elektrische auto’s vijf keer zo snel zijn op te laden.

Lees ook:

• Elektrische auto’s: waarom Mr. Bean het bij het verkeerde eind heeft
• Zijn elektrische auto’s milieuvriendelijk te recyclen?
• Grootste roze diamant in 300 jaar gevonden

Elektrische componenten afkoelen

Een elektrische auto zit tjokvol elektrische componenten, en die kunnen tijdens het rijden of opladen nogal heet worden. Om die hitte te verwijderen wordt vaak koper of aluminium gebruikt, deze warmtegeleidende metalen nemen een deel van die hitte op. De warmte wordt zo verdeeld over een groter oppervlak, waardoor de componenten zelf minder heet worden en ze ook nog eens sneller afkoelen. Deze heat sinks voorkomen schade door oververhitting.

Dat klinkt als een prima oplossing, toch kan het nog wel verbeteringen gebruiken. Koper en aluminium geleiden namelijk niet alleen warmte, maar ook elektriciteit. Daarom zit er vaak een laag om het metaal die elektriciteit isoleert. Helaas geleidt die isolerende laag warmte dan juist weer slecht.

Diamant heeft veel voordelen

Dat moet beter kunnen, dachten de wetenschappers van Fraunhofer, dus gingen ze op zoek naar alternatieve materialen. Al snel kwamen ze uit bij synthetisch diamant. Een logische keuze, het is bekend dat diamant enorm goed warmte kan geleiden en tegelijkertijd elektriciteit isoleert. Een diamantenmembraan zou dus een goede vervanging voor de isolerende laag zijn.  

Het idee om synthetische diamanten te gebruiken is dan ook niet nieuw, maar membranen waren tot nu toe meestal meer dan 2 millimeter dik en daardoor moeilijk aan te brengen. De wetenschappers van Fraunhofer is het nu gelukt om een nanomembraan te maken van slechts enkele micrometers dik; ongeveer zo dik als een mensenhaar.

Hoewel synthetische diamanten een stuk goedkoper zijn dan natuurlijke diamanten, blijft het een duur materiaal. Het is daarom maar goed dat de nanomembraan slechts enkele micrometers dik is.

Fraunhofer verwacht dat deze flexibele nanomembranen de lokale warmtebelasting in elektrische componenten met een factor tien kunnen verminderen. Voor elektrische auto’s zou dat een hoop voordelen met zich meebrengen, zoals verbeterde energie-efficiëntie, levensduur en rijprestaties. Bovendien zou de laadsnelheid tot wel vijf keer zo hoog zijn.

Eerste tests moeten nog komen

De wetenschappers beweren dat de synthetische diamantenmembranen op grote schaal kunnen worden geproduceerd. En Fraunhofer heeft alvast een patent aangevraagd op de productie ervan.

Of het materiaal ook echt zo goed gaat presteren als beloofd, moet nog maar blijken. Voorlopig is het alleen nog gelukt om het te maken. Later dit jaar beginnen pas de eerste prestatietests.  

Bron: Fraunhofer USA

Beeld: Chuttersnap/Unsplash

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!