bmw es prueba de campo del iX5 Hydrogen versión del iX SUV, impulsada por una celda de combustible de membrana de intercambio de protones que alimenta electricidad directamente a los motores EV. 

BMW Group recibe sus celdas de combustible individuales de Toyota Motor Corp. y las bombas de aire de Garrett Motion como parte de una asociación para desarrollar unidades de celdas de combustible. Toyota ya ha comercializado un vehículo de pila de combustible de producción, el Mirai, en mercados selectos desde 2014. 

Usando las celdas de Toyota, BMW Group está produciendo sistemas de celdas de combustible altamente eficientes en su "centro de excelencia" para hidrógeno con sede en Munich. La tecnología del sistema de pila de combustible es uno de los componentes más importantes del BMW iX5 Hydrogen y BMW cree que este trabajo influirá en la transformación de todo el sector de la movilidad. 

“El hidrógeno es la pieza que falta en el rompecabezas cuando se trata de movilidad libre de emisiones. Una tecnología por sí sola no será suficiente para permitir una movilidad climáticamente neutral en todo el mundo”, dijo Oliver Zipse, presidente de la junta directiva de BMW AG. 

Cómo funciona una pila de combustible PEM

Una celda de combustible de membrana de intercambio de protones (PEM) es un generador de estado sólido simple. Dentro de la célula hay dos placas separadas por una membrana permeable. Las placas están ranuradas para facilitar el flujo de gas y recubiertas con un metal conductor. El sistema enruta el hidrógeno comprimido en un lado de la membrana y el aire atmosférico comprimido en el otro. 

La membrana permite que los átomos de hidrógeno se crucen, pero elimina los electrones de los átomos de hidrógeno a medida que pasan. Los electrones viajan a través de los conductores al otro lado de la celda, creando corriente eléctrica. 

Una vez que atraviesa la membrana, el átomo de hidrógeno se une al oxígeno del aire atmosférico para crear agua, y el átomo recupera un electrón. Por lo tanto, la salida de la celda de combustible es simplemente agua pura y electricidad. 

Hay dos etapas en la producción de celdas de combustible: primero, las celdas de combustible individuales se apilan para crear una pila de celdas de combustible. Luego, todos los demás componentes se ajustan para formar un sistema de pila de combustible completo. BMW Group ha desarrollado componentes especiales de hidrógeno para el nuevo sistema de pila de combustible. Estos incluyen trabajar con Garrett para producir un compresor de altas revoluciones para empujar el aire atmosférico regular a través de la celda de combustible. 

“El hidrógeno es una fuente de energía versátil que tiene un papel clave que desempeñar en el proceso de transición energética y, por tanto, en la protección del clima. Después de todo, es una de las formas más eficientes de almacenar y transportar energías renovables. Deberíamos usar este potencial para acelerar también la transformación del sector de la movilidad”, dice Zipse. 

El desafío del sistema de celdas de combustible es que, aunque es el elemento más común en el universo, los átomos de hidrógeno libres son raros en la Tierra debido a su propensión a unirse con los átomos de oxígeno para formar agua. Si bien el planeta literalmente tiene océanos de hidrógeno y oxígeno, se requiere más energía para separar esas moléculas de la que podemos recuperar a través de una celda de combustible. 

Sin embargo, los cambios de política global, los avances en la tecnología de celdas de combustible y las regulaciones de emisiones más estrictas han contribuido al creciente interés en los vehículos eléctricos impulsados ​​por hidrógeno. Según el Hydrogen Council, solo en los últimos dos años se han financiado más de $ 500 mil millones en nuevos proyectos de hidrógeno.

Sistema de pila de combustible de BMW

El hidrógeno gaseoso necesario para alimentar la pila de combustible de BMW se almacena en dos depósitos de 700 bar fabricados con plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP). Juntos contienen seis kilogramos de hidrógeno, lo que le da al BMW iX5 Hydrogen una autonomía de 313 km, como medido en el ciclo WLTP. Reabastecer los tanques de hidrógeno toma solo de tres a cuatro minutos utilizando los sistemas de reabastecimiento de hidrógeno actuales, disponibles en el sur de California. 

Durante la operación, el hidrógeno ya está comprimido en los tanques, mientras que el componente de aire es comprimido por el compresor de celda de combustible modular de nueva generación de Garrett para vehículos eléctricos de celda de combustible de hidrógeno.

“Durante los últimos cuatro años, hemos estado trabajando en estrecha colaboración con BMW Group para desarrollar un compresor de pila de combustible de hidrógeno avanzado adaptado a sus necesidades exactas. Este esfuerzo culminará con una prueba en carretera en profundidad a finales de este año”, dijo Craig Balis, vicepresidente y director de tecnología de Garrett.

En un vehículo de pila de combustible, la cantidad de electricidad generada se basa en las necesidades de cada momento. Puede pensar que es comparable a la gasolina en ese sentido. Cuando presiona el pedal del acelerador, el sistema demanda más electricidad y las celdas de combustible responden. El compresor de aire eléctrico de alto rendimiento de Garrett ofrece el flujo de aire variable necesario para optimizar la densidad de potencia y la salida del sistema de celdas de combustible de momento a momento. 

Específicamente para esta aplicación, un nuevo expansor de turbina, diseñado para recuperar la energía residual de la salida de la pila de combustible, permite una reducción de hasta un 20 % en el consumo de electricidad para la compresión de aire, en comparación con los compresores de celda de combustible convencionales. Los compresores eléctricos modulares de celda de combustible de alto rendimiento de Garrett se basan en la experiencia en aerodinámica turbo de la compañía y funcionan por encima de las velocidades estándar de la industria, más allá de las 150,000 XNUMX rpm.

“Garrett es un pionero en la tecnología de compresores de celdas de combustible eléctricas de hidrógeno con años de experiencia demostrada en producción y experiencia en carretera. La próxima generación se basa en un legado de diseño e ingeniería innovadores, incluido nuestro propio motor eléctrico de alta velocidad, electrónica de potencia y controles avanzados”, dijo Balis.

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• Fuente: https://www.thedetroitbureau.com/2023/06/bmw-fields-pilot-fleet-of-hydrogen-fuel-cell-vehicles/