Penn State adelanta el diseño de una batería para alimentar autos voladores

Los ingenieros de Penn State publicaron el lunes planes para un prototipo de batería que dijeron es capaz de impulsar automóviles voladores.

«Creo que los autos voladores tienen el potencial de eliminar mucho tiempo y aumentar la productividad y abrir los corredores del cielo al transporte«, dijo el autor principal, Chao-Yang Wang, en un comunicado de prensa sobre el estudio, publicado en la revista Joule.

«Pero los vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje verticales son una tecnología muy desafiante para las baterías«, dijo Wang, director del Centro de Motores Electroquímicos en Penn State.

En los últimos años, han surgido varios prototipos, incluso de empresas de Corea del Sur, China, Eslovaquia y Japón, que incorporan tecnología de helicópteros y automóviles para crear una especie de vehículo híbrido.

Los prototipos incluyen el vehículo SD-03 de SkyDrive que se probó en agosto, el AirCar de KleinVision que podría estar a la venta tan pronto como este año y el vehículo Kiwigogo de Xpeng Motors que debutó en la Exposición Automotriz Internacional de Beijing del año pasado.

Si bien algunos prototipos han incluido ruedas, todos incorporan rotores giratorios para facilitar el despegue y el aterrizaje, incluido el taxi aéreo que exhibieron Hyundai y Uber el año pasado , que es básicamente un helicóptero pequeño.

Mientras que el AirCar funciona con combustible líquido, los otros funcionan al menos parcialmente con electricidad, lo que significa que requieren baterías potentes para volar.

En el nuevo documento, Wang y sus socios de investigación establecieron una variedad de requisitos técnicos para las baterías de los vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje verticales, o eVTOL.

Para que un automóvil volador despegue del suelo, una batería eléctrica debe poder entregar mucha potencia y rapidez.

«Las baterías para autos voladores necesitan una densidad de energía muy alta para que pueda permanecer en el aire«, dijo Wang. «Y también necesitan una potencia muy alta durante el despegue y el aterrizaje. Se requiere mucha potencia para subir y bajar verticalmente«.

Además, la batería de un automóvil volador idealmente debe poder recargarse rápidamente. A diferencia de la mayoría de los vehículos voladores, los eVTOL probablemente despegarán y aterrizarán con bastante frecuencia.

«Comercialmente, esperaría que estos vehículos hicieran 15 viajes, dos veces al día durante las horas pico, para justificar el costo de los vehículos«, dijo. «El primer uso probablemente será de una ciudad a un aeropuerto que transporte de tres a cuatro personas a unas 50 millas«.

En el laboratorio, los investigadores probaron el rendimiento de un par de baterías de iones de litio de alta densidad energética capaces de entregar el tipo de energía necesaria para sostener un viaje eVTOL de 50 millas, de 5 a 10 minutos.

Los experimentos mostraron que las baterías eran buenas para 2.000 cargas rápidas a lo largo de su vida útil.

Las pruebas que involucran baterías que el equipo está desarrollando para vehículos eléctricos de carretera, que están diseñados para ofrecer un rango de conducción más largo con un tiempo de carga más rápido, mostraron que el calor es clave para prevenir picos de litio, que pueden dañar las baterías y provocar fallas peligrosas en las baterías.

Para evitar esto, Wang y sus colegas pudieron calentar rápidamente las baterías incorporando una lámina de níquel en el diseño.

Los investigadores encontraron que el calentamiento adecuado también permitía que las baterías entregaran una rápida explosión de energía, el tipo de descarga requerida para despegues y aterrizajes, de manera más eficiente.

«En circunstancias normales, los tres atributos necesarios para una batería eVTOL funcionan entre sí«, dijo Wang. «La alta densidad de energía reduce la carga rápida y la carga rápida generalmente reduce el número de posibles ciclos de recarga. Pero podemos hacer los tres en una sola batería«.

Es fácil cargar rápidamente una batería que está casi agotada, pero los despegues y aterrizajes frecuentes requerirán una carga rápida de las baterías medio llenas, una tarea más difícil. Sin embargo, las últimas investigaciones sugieren que un calentamiento suficiente también puede resolver este problema.

«Espero que el trabajo que hemos realizado en este documento le dé a la gente una idea sólida de que no necesitamos otros 20 años para finalmente obtener estos vehículos«, dijo Wang. «Creo que hemos demostrado que el eVTOL es comercialmente viable«. UPI

Por Agencia