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Investigación fundamental

Construyendo bases sólidas para el liderazgo tecnológico del futuro

“A tiempo”, reza el dicho Incluso en el panorama tecnológico rápidamente cambiante de hoy en día, la paciencia sigue siendo una virtud; no es como si las tecnologías de vanguardia y disruptivas pudieran surgir de la nada. Para aprovechar mejor las oportunidades en el panorama del mercado global en el que el ganador se lleva todo, no es suficiente con ser un seguidor rápido. Por eso es importante tener una visión a largo plazo e invertir en investigación fundamental, o “pura”. Hyundai Motor Group, que ha comprendido durante mucho tiempo esta importancia, está ampliando incansablemente las bases de investigación que fomentarán el liderazgo tecnológico global del grupo.

FUTUROConstruir tecnologías para un crecimiento sostenible

IFAT: Instituto de Tecnología Fundamental y Avanzada

Hyundai Motor Group fundó IFAT en 2019 para fortalecer su programa de I+D para el crecimiento sostenible. El instituto lleva a cabo investigaciones básicas como el desarrollo de energía ecológica y materiales de vanguardia. Las tecnologías desarrolladas en el instituto sirven para agregar al conocimiento de dominio existente del grupo, pero a menudo también exploran territorios inexplorados, en busca de nuevos dominios que sostendrán la viabilidad a largo plazo del grupo.

En términos de jerarquía organizativa, IFAT es una filial de la sede central de I+D de Hyundai Motor Group, y es responsable de las primeras fases de la investigación de productos: investigación preliminar, desarrollo de tecnología elemental y prueba de concepto (PoC, proof of concept).

TECNOLOGÍAÁreas de investigación principales de IFAT

Las principales investigaciones de IFAT se centran en cinco áreas: Energía del futuro’, que comprende la investigación del almacenamiento y conversión de energía de próxima generación; ‘Investigación de catalizadores y ciencia computacional’, que comprende el estudio de catalizadores ecológicos, así como el uso de materiales electroquímicos y métodos de ciencia computacional para diseñar nuevos materiales; ‘Tecnología ecológica’, que busca reducir la huella de carbono del grupo y desarrollar biomateriales sostenibles y sistemas de energía basados en hidrógeno; ‘Materiales e innovaciones de procesos’, que comprende la investigación de materiales de vanguardia e innovaciones de procesos de producción como la impresión 3D para la preparación de la electrificación y automatización de vehículos; y ‘Dispositivos electrónicos’, que incluye la investigación de semiconductores para automóviles y micro/nanosensores para dispositivos electrónicos de alto rendimiento.


Cinco áreas de investigación de IFAT

PUNTO CLAVE1. Energía del futuro

Nuestra investigación en esta área se centra en el desarrollo de baterías que alimentan automóviles ecológicos, así como células fotoeléctricas de alta eficiencia. Con ese fin, estamos llevando a cabo una investigación básica sobre el almacenamiento y la conversión de energía.

Almacenamiento de la energía

Estamos desarrollando un sistema de batería que va más allá de los límites de la batería de iones de litio. El objetivo es utilizar metal de litio de alta capacidad para crear una batería de metal de litio cuya densidad de energía supere los 1000 Wh/L. También estamos explorando las baterías de litio-aire en busca de formas alternativas de maximizar la densidad de energía y minimizar el coste de producción.


Mejorar el rendimiento de la batería de litio-metal

Diagrama esquemático de la batería de litio-aire

Conversión de energía

Estamos investigando y desarrollando células fotoeléctricas transparentes que pueden servir como cristales de ventanas no solo para los automóviles sino también para los edificios. Otro proyecto es el desarrollo de células fotoeléctricas de alta eficiencia con un aumento del 50 % en la potencia con respecto a las existentes.

2. Investigación de catalizadores y ciencia computacional

Los catalizadores son sustancias que hacen que las reacciones químicas sean más eficientes y se utilizan para una amplia variedad de procesos que subyacen en la mecánica del automóvil. Usamos métodos avanzados en ciencia computacional para desarrollar electrocatalizadores y catalizadores de escape, así como materiales de próxima generación que nos ayudan a producir energía sostenible.

Electrocatalizador de pila de combustible

Estamos investigando con el objetivo de reducir drásticamente el uso del catalizador de platino actualmente en uso para el ensamblaje de electrodo de membrana (MEA, Membrane Electrode Assembly) de pila de combustible. ¿Cuáles son los principios subyacentes para crear un catalizador de aleación que tenga las características de alta eficiencia y alta durabilidad? Una vez que estemos mejor informados, esperamos establecer nuestro propio mecanismo para sintetizar tales catalizadores.

Catalizador de escape

Con las normativas de emisiones cada vez más estrictas que se establecen en Norteamérica (SULEV) y Europa (EU7/RDE), el desarrollo de nuevos catalizadores de escape se ha convertido en un factor fundamental. Buscamos crear un sistema de catalizador de escape que prácticamente elimine la emisión de contaminantes para los vehículos con motor de combustión interna (ICEV, Internal Combustion Engine Vehicles).

Diseño de material virtual

El uso de equipos informáticos puede acelerar considerablemente el desarrollo de nuevos materiales. Utilizamos los métodos de la ciencia computacional para analizar las características interactivas de los materiales a nanoniveles, lo que nos ayuda a desarrollar de manera eficiente materiales esenciales para la electrificación, incluidos los de baterías, motores eléctricos y electrocatalizadores. También estamos dedicando recursos a campos de investigación más básicos (algoritmos, computación cuántica e IA) que serán la base de los sistemas eléctricos del futuro.

3. Tecnología ecológica

Esta área de investigación incluye el desarrollo de tecnologías para la reducción de emisiones de carbono y biocombustibles, así como la investigación fundamental de materiales como la fibra de carbono.

Captura y utilización de carbono

La tecnología de reducción de emisiones de carbono captura el CO2 generado en el proceso de producción o en el aire y lo convierte en materiales como fibra de carbono o poliuretano. O bien, el CO2 en sí puede reutilizarse para carbonatar o para fabricar hielo seco.

CSCR (Combined Steam and CO2 Reforming with Methane) /e-fuel

Otra tecnología en desarrollo utiliza CO2 mientras genera combustible de hidrógeno; en comparación con otros modos de generación, logra reducir sustancialmente el subproducto CO2. Una variante de esta tecnología también busca desarrollar combustibles neutros en carbono como e-Gasolina y e-Diesel.

Generar y almacenar el combustible de hidrógeno

El desarrollo de la infraestructura para una sociedad impulsada por el hidrógeno implica la necesidad de métodos económicos y sostenibles para generar y almacenar hidrógeno. Con ese fin, estamos investigando las células electrolizadoras de óxido sólido (SOEC, Solid-Oxide Electrolyzer Cells), que deberían reducir los costes de producción en aproximadamente un 35 %. También estamos desarrollando nuevas formas de almacenar hidrógeno en forma líquida y sólida, que no solo reducirían los costes de entrega, sino que también ayudarían a establecer una economía circular para la industria y la sociedad en general.

Evaluación del ciclo de vida (LCA, Life Cycle Assessment)

La gestión de las emisiones de CO2 para el medio ambiente requiere una medición y un análisis precisos del CO2 emitido en todas las etapas de la fabricación y producción. La LCA realiza el análisis integral de las emisiones de CO2 y la reutilización que nos orienta en la evaluación de tecnologías neutras en carbono o en la formulación de estrategias para la reducción de emisiones.

4. Innovaciones en materiales y procesos

La investigación en esta área busca desarrollar materiales y procesos de vanguardia que ayudarán a generar el futuro de la movilidad.

Materiales de vanguardia

Estamos construyendo materiales superconductores basados en el hidrógeno líquido criogénico para su uso en el desarrollo de sistemas de movilidad de próxima generación como la movilidad aérea urbana (UAM, Urban Air Mobility).


Sistema motor basado en materiales superconductores

En la misma línea, nos hemos dedicado a la investigación básica de materiales Spintronics, que tienen una amplia gama de uso en diversas tecnologías esenciales para la movilidad, como la inteligencia artificial, la detección y la seguridad de los vehículos.

Finalmente, también estamos investigando materiales para enfriamiento radiativo, control de calor sensible a la presión y energía basada en carbono, todo ello para aumentar la eficiencia energética de nuestros vehículos.

Innovaciones de procesos

La precisión en la fabricación de piezas requiere el control a nanonivel de las microestructuras de la superficie. Nuestra investigación en Deposición de Vapor químico mejorada por plasma (PECVD, Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) y Deposición de capa atómica (ALD, Atomic Layer Deposition) ha permitido justamente esto, contribuyendo al desarrollo de mejores baterías, pilas de combustible y sensores.

Además, estamos trabajando para mejorar la aplicabilidad de las impresoras 3D. Los principales problemas son las limitaciones de velocidad y tamaño, que estamos trabajando para superar mediante el desarrollo de tecnologías de impresión 3D de material compuesto de gran superficie y alta velocidad. También estamos trabajando para incorporar IA en la impresión 3D, lo que puede ayudar a optimizar el diseño de las piezas existentes.

5. Dispositivos electrónicos

El proceso de I+D de dispositivos electrónicos incluye esfuerzos para desarrollar la próxima generación de semiconductores y sensores de alto rendimiento y alta eficiencia.

Dispositivo semiconductor de potencia de próxima generación

Por naturaleza, los vehículos eléctricos (EV, Electric Vehicle) consumen mucha electricidad, y es el módulo de energía el que ayuda al vehículo a aprovechar de manera eficiente la electricidad de la batería. Los dispositivos semiconductores de potencia son el quid de ese módulo. Hemos aumentado la eficiencia energética de nuestros vehículos eléctricos reemplazando el silicio utilizado para los dispositivos semiconductores de potencia anteriores por nuevos materiales como el carburo de silicio (SiC) y el óxido de galio (Ga2O3).

Semiconductor de potencia SiC montado en E-GMP

Sensor basado en M(N)EMS

Los micrófonos direccionales basados en la tecnología del sistema microelectromecánico (MEMS, Micro-Electro-Mechanical-System) se utilizan para el sistema de infoentretenimiento, así como para los sistemas activos de reducción de ruido. Además, el sensor de hidrógeno utilizado para detectar fugas de hidrógeno en vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV, Fuel Cell Electric Vehicle) también se puede hacer más compacto y rentable con MEMS.

Se ha planificado una investigación más pormenorizada para otros proyectos diferentes: desarrollo de nanodispositivos que se pueden usar en sensores para vehículos autónomos de próxima generación, desarrollo de tecnologías láser de longitud de onda variable y aplicación de tecnología de generación de imágenes de subterahercios para desarrollar radares de resolución ultra alta.