El santo grial de la propulsión de aeronaves es proporcionar energía sin emisiones. Uno de los candidatos más prometedores es la pila de combustible de hidrógeno. Aquí explicamos cómo Airbus y sus socios están ayudando a impulsar la tecnología para que esté lista para las demostraciones de vuelo.

Las celdas de combustible, inventadas originalmente por Sir William Grove en 1838, generan electricidad de manera muy eficiente a través de una reacción electroquímica, en lugar de la combustión. También se diferencian de las baterías en que requieren una fuente continua de combustible y oxígeno (generalmente del aire), mientras que en una batería la energía química proviene de sustancias que ya están presentes dentro de la batería. Por lo tanto, las celdas de combustible pueden producir electricidad continuamente mientras se les suministre combustible y oxígeno.

La tecnología más prometedora para aplicaciones móviles se llama Proton Exchange Membrane (PEM). En este tipo de pila de combustible se utiliza hidrógeno como “combustible” para generar electricidad directamente. Con este tipo de pila de combustible, los únicos subproductos son calor y agua.

Tener esta tecnología a bordo de un avión es particularmente atractivo ya que no genera CO2 ni NOx, y potencialmente no forma estelas de condensación o las forma muy limitadas. Para utilizar esta ventaja en toda su extensión, necesitamos un avión de propulsión eléctrica y, por lo tanto, suficiente capacidad de celda de combustible a bordo para generar suficiente energía con un nivel de peso aceptable.

"Pilas de combustible apilables para potencia extra

Debido a que una sola celda de combustible tiene solo unos pocos milímetros de grosor y aproximadamente el tamaño de un sobre de carta, no libera mucha energía. Por lo tanto, para lograr niveles de potencia suficientes para su uso en una aeronave, es necesario conectar eléctricamente en serie cientos de estas celdas de combustible para formar una "pila". Posteriormente, varias de estas pilas se combinan en múltiples "canales" de celdas de combustible. Con este enfoque modular, los niveles de megavatios de potencia, que se necesitan para un avión eléctrico, son alcanzables.

Colaboración con el experto en pilas de combustible para automóviles, Elring Klinger

Si bien las propias pilas de combustible ya se utilizan en algunos automóviles, no cumplen los estrictos requisitos necesarios para el uso aeronáutico. Sin embargo, tenía sentido que Airbus mirara hacia la industria automotriz en busca de un posible socio y proveedor, con quien llevar las celdas de combustible al siguiente nivel: producir pilas de celdas de combustible especialmente diseñadas e industrializarlas para la industria de la aviación. El mejor socio que encontró fue Elring Klinger, uno de los proveedores líderes de celdas de combustible en la industria automotriz. En 2020, estas dos empresas crearon una empresa conjunta denominada "Aerostack". En particular, Aerostack también ha unido fuerzas con otras partes interesadas, así como con aquellos que están trabajando en el desarrollo de pilas de combustible como parte de un proyecto respaldado por el gobierno alemán llamado H2Cielo.

Comprensión y adaptación de las pilas de combustible para uso aeroespacial

Dos años después de la formación de Aerostack, el trabajo colaborativo está en marcha. Airbus ya está evaluando los primeros prototipos de pilas de combustible en Hamburgo, donde los equipos están diseñando sistemas de celdas de combustible, ensamblándolos y probándolos.

“Estamos haciendo todo desde cero a una velocidad bastante impresionante”, dice con entusiasmo Hauke ​​Peer Lüdders, jefe de sistemas de propulsión de celdas de combustible para CEROe Aeronaves en Airbus. “Necesitamos entender como de células de combustible los sistemas funcionan y reaccionan. Para ese primer paso, estamos diseñando intencionalmente sensores grandes para acomodar muchos sensores en el interior y permitirnos analizar cada pieza del equipo en el sistema, con buena accesibilidad para adaptar, probar y comprender completamente el comportamiento del sistema." el explica.

Diseño y prueba del sistema auxiliar: un proceso iterativo

Una vez que los equipos han adaptado todos los sistemas de celdas de combustible, es hora de probarlos. En primer lugar, deben asegurarse de que esté correctamente conectado al sistema auxiliar, el banco de pruebas, que comprende los suministros de hidrógeno, nitrógeno (solo para las pruebas), refrigerante y aire, así como una salida de drenaje (para el subproducto de agua derivado). ). Una vez que se cierran las puertas del banco de pruebas, se enciende la alimentación y se inicia el proceso. Posteriormente, los equipos pueden monitorear, a través de pantallas especiales, la reacción en curso, la producción de subproductos y, por supuesto, la energía eléctrica generada.

"Una vez tuvimos problemas con la gestión del agua, por lo que el diseño del drenaje es clave”, señala Hauke. “Es un proceso iterativo y no siempre sale como esperábamos, por lo que brinda oportunidades de aprendizaje útiles que nos permiten mejorar el proceso para que sea aún más estable y sólido."

Hauke ​​señala que lo que están haciendo los equipos también es iterativo en términos de los estándares tecnológicos que están desarrollando Airbus y sus socios. “Incluso a medida que avanzan estas pruebas, los equipos también están diseñando y desarrollando la próxima generación de pilas y sistemas de celdas de combustible. Estos serán más compactos y más potentes, y darán lugar a una versión que puede volar en el demostrador de pila de combustible ZEROe planificado por Airbus."

"Al final, ¡es increíble lo que hemos aprendido en tan poco tiempo! No podría soñar con un proyecto más emocionante en el que trabajar y estoy seguro de que muchos en el equipo dirían lo mismo,”, concluye Hauke.

Artículos relacionados

• Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
• Platoblockchain. Inteligencia del Metaverso Web3. Conocimiento amplificado. Accede Aquí.
• Fuente: https://www.aviation24.be/manufacturers/airbus/could-hydrogen-fuel-cell-systems-be-the-solution-for-emission-free-aviation-the-answer-of-airbus/