“As células de combustível de hidrogénio são consideradas uma alternativa promissora aos clássicos acionamentos elétricos a bateria”, começa por enquadrar a MANN+HUMMEL.
O papel que podem desempenhar no caminho para um futuro com zero emissões depende, em grande parte, do seu desempenho e vida útil. A regulação do nível de humidade na membrana da célula de combustível é um parâmetro importante que um humidificador assume.
Nesse sentido, a MANN+HUMMEL “desenvolveu um banco de ensaios que permite testes com humidificadores em condições reais e pode, assim, prolongar a vida útil dos componentes da célula de combustível”, anuncia.
Hidrogénio verde
As células de combustível são conversores de energia que transformam a energia química de um combustível, geralmente na forma de hidrogénio, em energia elétrica. “A energia é produzida pela separação dos eletrões dos protões de hidrogénio, que se difundem através de uma membrana enquanto os eletrões fluem através de um circuito elétrico”, explica.
“Alimentados por hidrogénio verde, os veículos com células de combustível emitem apenas água e calor, contribuindo, assim, significativamente, para a redução das emissões de CO2, NOx e partículas”, refere.
Entre os vários tipos de células de combustível, as que tem membranas eletrolíticas poliméricas (PEM) estabeleceram-se como a primeira escolha para aplicações de mobilidade devido à sua elevada densidade de potência”, acrescenta.
“O nível correto de humidade desta membrana tem um papel decisivo no seu desempenho e durabilidade. Tal ocorre porque a humidificação adequada garante uma transferência eficiente de protões no PEM. Pouca humidade pode secar a membrana, o que afeta o desempenho da célula de combustível. Estratégias avançadas de gestão de água com recurso a humidificadores equilibram a humidade e garantem uma operação eficiente e fiável”, sublinha.
Banco de testes
O banco de testes recém-desenvolvido, instalado no centro de tecnologia na sede, em Ludwigsburg, significa que a MANN+HUMMEL pode medir e otimizar a eficiência e a vida útil dos componentes das células de combustível, em particular dos humidificadores, em condições reais.
“A estrutura complexa do sistema permite testes simultâneos de vários componentes numa faixa de temperatura de -40°C a +120°C sem configuração demorada”, revela.
“O que permite mapear condições operacionais reais e comparar diferentes variantes de humidificadores entre si. Os métodos de medição automatizados permitem não apenas testes de desempenho, mas, também, testes de resistência de mais de 1.000 horas”, diz. Desta forma, a transferência de humidade, a pressão diferencial e a estanquidade do sistema podem ser medidas em diferentes ciclos de temperatura, humidade e pressão.
“O banco de testes humedece o ar adicionando. Os sopradores de alta pressão podem gerar um fluxo de ar muito alto e simular a operação de uma célula de combustível com uma potência de até 350 kW”, explica Markus Kolczyk, vice-presidente de engenharia global de equipamento de origem da MANN+HUMMEL.
Validação e análise
O banco de testes pode definir parâmetros importantes de fluxo de massa, pressão, temperatura e humidade de acordo com as necessidades do cliente. “Todos os dados recolhidos são armazenados num banco de dados e usados para formação assistida por Inteligência Artificial e calibração de modelos de simulação”, revela a empresa.
“Os dados avaliados permitem relatórios específicos do cliente e validação abrangente do produto. Os resultados iniciais demonstram que a vida útil das pilhas em sistemas de células de combustível pode ser, significativamente, prolongada através da otimização dos humidificadores – um passo importante para a redução de custos e escalabilidade, tornando a tecnologia de células de combustível ainda mais atrativa para diversas aplicações, especialmente para transportes movidos a hidrogénio”, conclui.
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