宇宙でNASAの機器を冷却するために設計された実験的な技術は、地球上でも利用でき、電気自動車の充電時間を5分以下に短縮できる。
この技術は「サブクールド・フロー・ボイリング」と呼ばれる技術を用いており、充電ケーブルからの熱伝導を改善することで、現在のEV充電器が自動車に供給できる電流量を増加させることができると、米国宇宙機関（NASDA）は火曜日に説明した。これにより、車両の充電にかかる時間が大幅に短縮される。
NASAは、少なくとも1,400アンペアの電流があれば、5分以内に車を充電できると見積もっています。ちなみに、現在科学界や産業界が利用できる先進的な充電器は最大520アンペアの電流しか供給できませんが、一般消費者向けに市販されている充電器のほとんどは「150アンペア未満の電流しか供給できません」。
パデュー大学の機械工学教授イッサム・ムダワール氏が率い、NASA生物物理科学部門の支援を受けたチームは、サブクールド・フロー・ボイリングを用いてケーブルに2,400アンペアの電流を流すことに成功したと発表した。これは、EVを5分以内に充電するために必要な電流をはるかに上回る。ただし、これはケーブルのみを用いた実験室実験であることに注意してほしい。現実世界の車両では、5分以内の充電を実現するために、適切な定格のバッテリーと電源に加え、冷却ケーブルが必要となる。
研究者らのケーブル設計は、「最大24.22キロワットの熱を除去することで、現在市販されている最速の電気自動車充電器の4.6倍の電流を供給できる」と説明されている。4.6という数字は、2,400アンペアを先進的な充電器の520アンペアで割った値である。
このプロジェクトでムダワール氏と協力したパデュー大学機械工学科客員助教授のVSデバダヌシュ氏は、パデュー大学のチームは10年以上NASAと協力し、その中でムダワール氏と同氏のグループはサブクール沸騰を含むいくつかの異なる二相流体の流れと熱伝達モデルを研究したと語った。
「この期間に、私たちはこうした物理現象について多くのことを学んだ」とデヴァダヌシュ氏はザ・レジスター紙に語った。
NASA は、科学者たちのサブクール流動沸騰に間違いなく興味を持っており、昨年 8 月に国際宇宙ステーションで実行され、微小重力環境での技術をテストするために設計された流動沸騰および凝縮実験 (FBCE) にこの技術を適用しました。
NASAのFBCE実験では、一連の装置を用いて非導電性の誘電性流体を、過熱された装置が設置されたチャネルに送り込みます。装置によって熱が発生すると、チャネル内の液体は加熱され、最終的に沸騰し始めます。液体が沸騰すると、壁に泡が発生し、高周波で噴出します。これにより、液体は低温側から高温側へと移動します。
宇宙ステーションのFBCE実験装置の内訳…画像：NASA
NASAは「このプロセスは、液体の低温と、その結果生じる液体から蒸気への相変化の両方を利用して、効率的に熱を伝達する」と述べ、誘電流体が沸点よりはるかに低い温度に冷却されると、このプロセスはさらに効果的であると指摘した。
冷たい液体でEVを急速充電する方法
現在のEV技術の最大の欠点の1つは充電速度です。充電器が見つかれば、車を充電しながら長距離旅行に何時間もかかる可能性があります。
パデュー大学のチームは、EV急速充電ケーブルにサブクールフロー沸騰技術を追加することを提案したが、液冷式EV充電ケーブルはすでに存在しているものの能力に限界があるため、これは全く新しい設計ではないとNASAは述べた。
NASAは、「従来の350アンペアの『急速充電』システム用の充電ケーブルは、かなり太い導体を必要とするため、充電ケーブルが非常に重くなり、利用者にとって扱いにくいものとなっている」と述べた。さらに、これらの充電器は、ガソリンタンクを満タンにするのと同じ時間で、EVを充電するために必要なエネルギーのほんの一部しか出力できない。
2017年、パデュー大学のチームはフォード・モーター社との協力も開始し、最終的にサブクール流動沸騰を組み込んだケーブル設計を開発し、昨年末に初公開しました。
「NASA FBCEの実験と結果は、特にこの物理学に関する技術的ノウハウに貢献することで、私たちのEVケーブル冷却実験のいくつかの側面に影響を与えました」とデバダヌシュ氏は語った。
デバダヌシュ氏は、この急速充電技術はまだ実用化の準備が整っておらず、過冷却流沸騰ケーブルの正確な市場投入時期は、この技術に投資する意思のある政府機関や産業パートナーからの支援にかかっていると述べた。
デバダヌシュ氏は、まだ研究段階だが、「現在、複数の自動車部品メーカーと協力して、この技術をさらに改良し、実装しようとしている」と語った。
デヴァダヌシュ氏は現在、パデュー大学の電気自動車充電・熱管理研究センターの副所長を務めており、同センターではムダワール教授をはじめとするチームが「研究に従事しており、現在、EV充電プロセスのいくつかの要素とEV自体に関する研究開発の取り組みを最終決定するために、複数の団体と協議している」と述べている。®
