A mudança que está a ocorrer no mundo dos transportes significa que, atualmente, vemos diferentes sistemas de acionamento a competir para substituir o motor de combustão. “Os critérios-chave são desempenho, tempo de operação, sustentabilidade e, por último, mas não menos importante, custo. Enquanto a indústria e a política se concentram em veículos elétricos movidos a bateria quando se trata de mobilidade individual, há um foco crescente no uso de células de combustível para veículos comerciais. A inovadora tecnologia de sensor de filtro de ar da MANN+HUMMEL promete melhorar a relação desempenho/vida útil e a empresa está de olho no mercado chinês em particular”, adianta.
Nesse sentido, o projeto ISAAC (para o desenvolvimento de um conjunto de sensores para sistemas de purificação de ar catódicos que absorvem gases nocivos como parte de uma parceria alemã e chinesa) recebe, agora, €840.412 de financiamento do Ministério Federal Alemão para o Digital e Transportes no âmbito do Programa Nacional de Inovação para Hidrogénio e Tecnologia de Células de Combustível. A diretriz é coordenada pela NOW GmbH e administrada pela Project Management Jülich (PtJ).
“A vida útil de uma célula de combustível PEM é afetada por condições como a limpeza do ar catódico no catalisador”, explica Michael Harenbrock, principal especialista em mobilidade elétrica da MANN+HUMMEL.
“O oxigénio é reduzido no cátodo revestido de platina, mas os gases contendo nitrogénio ou enxofre ligam-se às partículas de platina. Isso faz com que bloqueiem o catalisador, o que prejudica o desempenho da célula a combustível”, acrescenta o responsável.
Os filtros de carvão ativado especificamente adaptados a esses tipos de gases nocivos oferecem proteção eficaz, pois absorvem seletivamente, mas têm capacidade de armazenamento limitada. “Ainda não temos valores empíricos para os intervalos de tempo recomendados para mudanças de filtros em células de combustível na mesma medida que estamos acostumados com motores de combustão, pois a tecnologia ainda é extremamente nova”, diz Harenbrock.
“Portanto, continua a ser difícil prever a vida útil de um filtro enquanto ainda não sabemos a quantidade de gases nocivos que o filtro terá de enfrentar na vida real. Testes de campo na Alemanha mostraram que tal depende muito do ambiente de trânsito onde o veículo é conduzido”, explica.
Para facilitar a manutenção baseada na utilização, a MANN+HUMMEL trabalha, agora, com dois outros parceiros como parte de um consórcio para desenvolver um conjunto de sensores para o caminho catódico. “Isso indicará quando o carvão ativado usado estiver saturado e os gases nocivos começarem a penetrar no filtro. Como parte deste projeto, o Instituto de Energia e Tecnologia Ambiental (IUTA), com sede em Duisburg, está a desenvolver uma matriz de sensores de penetração baseada em superfícies sensíveis a gás para uso em automóveis em condições ambientais variáveis e um sistema de processamento de sinal inteligente adaptado”.
As camadas do sensor, que reagirão de forma sensível e seletiva a gases nocivos selecionados e misturas de gases nocivos são fornecidas pelo Instituto de Pesquisa de Metais Preciosos e Química de Metais (fem Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie) na cidade alemã de Schwäbisch Gmünd.
“Além de desenvolver meios de purificação de ar catódicos especificamente adaptados aos perfis de gases nocivos, na MANN+HUMMEL concentramo-nos em integrar a matriz no caminho de ar catódico”, diz Harenbrock. “No final desse processo, teremos um protótipo, que precisará de ser preparado para a produção em série”, sublinha.
Prevê-se que este novo desenvolvimento seja usado principalmente em sistemas de células de combustível para veículos comerciais. “Os requisitos de vida útil são muito maiores para veículos comerciais do que no setor de automóveis de passageiros”, explica Harenbrock. “Como esse tipo de tecnologia de acionamento precisa competir com os motores de combustão, os custos gerais carecem de ser financeiramente viáveis”, alerta.
“A tecnologia de medição de sensores necessária aqui, que já é capaz de identificar, de forma confiável, concentrações muito baixas de gases, atualmente é usada principalmente em bancadas de teste. É muito caro para usar em veículos”, assegura.
“O objetivo do nosso projeto é reduzir os custos dos sensores e, ao mesmo tempo, aumentar a vida útil da célula de combustível, ou seja, permitir um desempenho consistente pelo maior tempo possível através de manutenção preditiva, ou seja, trocando o filtro no ponto certo”, acrescenta.
A intenção é que o financiamento estatal ajude a tornar a tecnologia de hidrogénio e células de combustível competitiva no setor do transporte, fortalecendo, assim, a economia nacional. Portanto, é importante que este trabalho esteja ligado a um projeto “irmão” na China que seja apoiado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia da China (MoST). Os parceiros do lado chinês são a Universidade Tongji, em Xangai, a MANN+HUMMEL China e um parceiro OEM para testes de campo.
Harenbrock não tem dúvidas: “As diferenças na qualidade do ar significam que, para projetar os elementos filtrantes, primeiro precisamos dos dados relevantes da China. Por fim, o protótipo que desenvolvemos será testado localmente na China. O mercado de vendas chinês é extremamente interessante, pois, hoje, há muito apoio para expandir a estratégia de hidrogénio no setor de veículos comerciais”, remata.
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