De verborgen energiedief in je elektrische auto

Iedere keer dat je accelereert in een elektrische auto verdwijnt er stilletjes energie. Geen knal of vonk, maar een rustige stroom warmte die in de motor zelf blijft hangen. Alsof je tank lek is, maar dan op moleculair niveau.

De schuldige heet ijzerverlies. Of, als je van moeilijke woorden houdt: magnetische hysterese. Telkens als het magnetische veld in de motor omkeert, gaat er een fractie energie verloren als warmte. En dat gebeurt miljoenen keren per seconde.

Warmte maakt alles erger

Hoe warmer de motor wordt, hoe groter het probleem. De magnetische materialen verliezen hun kracht bij hogere temperaturen. Daardoor verdwijnt er nog meer energie. Het is een vicieuze cirkel: warmte veroorzaakt meer warmte. En minder kilometers per laadbeurt.

Wetenschappers wisten allang dat dit gebeurt. Maar precies zien wat er binnenin het materiaal plaatsvindt? Dat was tot nu toe onmogelijk.

Magneetdoolhoven op microscopisch niveau

In die materialen zitten structuren die wetenschappers maze domains noemen. Kleine magneetgebieden die zich kronkelen als een doolhof. Die kronkelingen doen het meeste werk tijdens het omkeren van het magnetische veld.

Maar ze zijn ook ongelooflijk ingewikkeld. Temperatuur, structuur en energiebalans beïnvloeden ze allemaal. Traditionele modellen kwamen er niet uit.

AI en natuurkunde werken samen

Onderzoekers van de Tokyo University of Science probeerden het anders. Ze maakten foto’s van die doolhofpatronen op verschillende temperaturen. Die afbeeldingen voerden ze aan een AI die verborgen structuren kan herkennen via een techniek die persistent homology heet.

De AI ontdekte een patroon — genaamd PC1 — dat precies beschrijft hoe het magnetische veld omkeert. Daarmee konden de onderzoekers vier energiebarrières aanwijzen die het hele proces sturen.

Wat dit écht bijzonder maakt

Het bijzondere is niet dat de AI iets vond. Het bijzondere is dat de AI kon laten zien hoe ze tot die conclusie kwam. Van microscopische foto tot energiebarrière: alles is te volgen. Dat maakt het resultaat bruikbaar voor engineers.

De onderzoekers ontdekten ook dat de complexere doolhoven leiden tot een strijd tussen twee krachten: entropie en uitwisselingskrachten. Key voor het verminderen van energieverlies.

Waarom dit echt iets verandert

Minder energieverlies in de motor betekent meer kilometers per batterij. Dat maakt de auto’s lichtgewicht, de batterijen kleiner en de prijzen lager. En als je dat over miljoenen auto’s optelt, heb je echt iets te pakken.

De methode werkt trouwاً niet alleen voor motors. De onderzoekers verwachten dat dezelfde aanpak ook helpt bij andere magnetische materialen. Een nieuwe toolkit dus.

De kern

Elektrische motors zijn nooit 100 procent efficiënt. Maar tot nu toe kon niemand precies zien waar de verliezen vandaan komen. Nu wel. AI bracht de foto’s van de labo’s samen met de eenvoudige modellen van de natuurkunde.