Condensador novedoso para reducir el tamaño y reducir el costo de los accionamientos eléctricos

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Como investigador en electrónica de potencia, Shajjad Chowdhury se centra en superar la capacidad. En un espacio de laboratorio en el Centro Nacional de Investigación de Transporte del Departamento de Energía en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, está desarrollando un componente novedoso de capacitor e inversor que reducirá el tamaño y el costo de las unidades de accionamiento eléctrico. Él ve esto como un paso potencial para aumentar la adopción de vehículos eléctricos en los Estados Unidos.

"El capacitor (que almacena energía eléctrica) en un inversor (el circuito que proporciona voltaje) generalmente es grande y restringe la densidad de potencia. Se necesita un capacitor pequeño de alta densidad de energía. Si podemos construir uno que ocupe menos espacio en el vehículo, pero aumenta la densidad de energía y mejora el rendimiento, eso es lo que buscamos lograr", dijo Chowdhury.

La investigación de capacitores de Chowdhury es parte de un proyecto más grande que está liderando para la Oficina de Tecnologías de Vehículos del DOE que se enfoca en desarrollar un sistema de transmisión integrado para lograr una transmisión eléctrica de alta densidad de potencia. Chowdhury tiene la tarea de identificar, evaluar e integrar tecnologías de capacitores. Si tiene éxito, esta investigación será esencial para cumplir con el objetivo técnico del DOE para vehículos eléctricos livianos, que es alcanzar una densidad de potencia necesaria de 33 kilovatios litros para un sistema de tracción de 100 kilovatios para 2025.

"La tracción eléctrica del vehículo es el principal usuario de la energía almacenada", dijo Chowdhury. "El sistema de propulsión tiene que funcionar con alta eficiencia para maximizar el rango del vehículo para la capacidad de la batería".

Chowdhury dijo que los futuros vehículos eléctricos necesitarán una unidad de tracción de alta potencia y alto rendimiento para ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos y aumentar la adopción del mercado.

"Si queremos más vehículos eléctricos en las carreteras, también tenemos que mantener bajo el costo del vehículo", agregó. "Algo que ayudará con el costo es miniaturizar todo el sistema de trenes eléctricos; se trata de hacer que el sistema interno sea más compacto pero más eficiente en general".

Chowdhury fue elegido para trabajar junto con investigadores senior y para guiar una iniciativa crítica del DOE porque sus logros han dado lugar a patentes, múltiples publicaciones en revistas y la atención nacional e internacional de la comunidad de investigación de electrónica de potencia.

"He estado trabajando con científicos para desarrollar nuevos materiales que puedan reducir el volumen de los componentes de los vehículos eléctricos, analizando los materiales dieléctricos basados ​​en compuestos", dijo. "Una de las cosas de las que estoy más orgulloso es que un día recibí una consulta de un estimado científico ganador del Premio Nobel que leyó uno de mis artículos y quería hablar sobre los materiales emergentes para la electrónica de potencia y las unidades de tracción de próxima generación".

Chowdhury dijo que es este tipo de reconocimiento el que, aunque inesperado, ha sido alentador a medida que avanza su investigación.

"Fue un gran problema obtener la financiación para explorar estos nuevos materiales y nuevas formas de pensar sobre cómo puede funcionar un condensador o un accionamiento eléctrico", dijo. "Cuando tu función es desarrollar y construir algo, probarlo y luego, básicamente, establecer una guía sobre cómo otros pueden producirlo en masa para su comercialización, es mucha responsabilidad y presión. Obtener ese tipo de validación te mantiene motivado".

La capacidad de Chowdhury para crear e innovar como ingeniero eléctrico surgió de una aptitud artística. Al crecer en Dhaka, la capital de Bangladesh, como hijo de un ingeniero, Chowdhury tenía planes de seguir un camino similar. Sin embargo, los exámenes escolares casi lo llevaron por un camino diferente.

"En la escuela allí, tomas exámenes para determinar tu camino de estudio, y los puntajes de mis exámenes me colocan en el campo de las artes, no en las ciencias", dijo. "Estaba realmente molesto; tuve que tomar un examen adicional para ubicarme en el programa de ciencias". Chowdhury dijo que fue bueno en ambas materias, pero una puntuación fue ligeramente superior a la otra.

"La experiencia de las pruebas escolares fue un momento que me cambió la vida", dijo. "Tuve que luchar por la oportunidad de estudiar ciencias. Si no hubiera hecho eso, mi vida hubiera sido una historia diferente".

Chowdhury pasó a estudiar ingeniería eléctrica y electrónica como estudiante universitario en la American International University en Bangladesh, donde recibió su título en 2009. A partir de ahí, eligió la Universidad John Moores de Liverpool en el Reino Unido para sus estudios de posgrado, obteniendo un título en energía. e ingeniería de control. En 2016, Chowdhury completó su doctorado en ingeniería eléctrica y electrónica de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido.

Si bien continuó trabajando en Nottingham después de graduarse como investigador asociado concentrándose en la electrónica de potencia y los accionamientos eléctricos, estuvo atento a las oportunidades de realizar una investigación similar en un entorno de laboratorio, el tipo de entorno que Chowdhury dijo que necesitaba para respaldar las pruebas de su novela. conceptos.

"Estaba al tanto del Laboratorio Nacional de Oak Ridge y su investigación sobre carga inalámbrica a través de mi suegro, que trabajaba en los Estados Unidos como arquitecto", dijo. "Luego, un amigo de Nottingham, a quien vi en una conferencia, estaba trabajando en Oak Ridge en la misma área a la que quería unirme. Me dijo que había un puesto vacante en su equipo, así que solicité rápidamente y en 2018 me convertí en un investigador de accionamientos eléctricos aquí. Todo encajó rápidamente".

Desde entonces, Chowdhury dijo que el laboratorio ha proporcionado la estructura y los recursos adecuados para cumplir con sus objetivos de investigación. Si bien se ha centrado principalmente en el transporte terrestre, Chowdhury también está dirigiendo su atención al cielo.

"Estoy buscando aviones electrificados a continuación. Trabajé en la electrificación de aviones cuando era parte de un equipo de investigación aeroespacial en Nottingham", dijo. "Va a ser un desafío porque los riesgos son grandes; la seguridad es fundamental. Las recompensas también son excelentes, porque si podemos electrificar los aviones, reduciremos aún más las emisiones de carbono en todo el mundo. Eso es algo a lo que estoy realmente dedicado, porque tengo una generación futura que me preocupa, y eso incluye a mi hija. Mi investigación aquí puede tener un impacto global, llegando incluso a mi familia en Bangladesh".

UT-Battelle administra ORNL para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía, el mayor patrocinador individual de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos. La Oficina de Ciencias está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite energy.gov/science.

Cortesía del Laboratorio Nacional de Oak Ridge.

La misión del Departamento de Energía de EE. UU. es garantizar la seguridad y la prosperidad de Estados Unidos abordando sus desafíos energéticos, ambientales y nucleares a través de soluciones científicas y tecnológicas transformadoras. Aprende más.

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