Mobilność zasilana wodorem coraz bliżej urzeczywistnienia dzięki systemom ogniw paliwowych nowej generacji

Na ulicach coraz częściej można zobaczyć samochody z napędem hybrydowym i w pełni elektrycznym, dlatego wodór jako wszechstronny, czysty i bezpieczny nośnik energii zyskuje na znaczeniu. Choć jego coraz powszechniej wykorzystuje się go w transporcie, ze względu na wysokie koszty i problemy z wydajnością, obecny udział rynkowy pojazdów elektrycznych wyposażonych w ogniwa paliwowe (ang. fuel cell electric vehicle, FCEV) jest niewielki. Grupa ekspertów postanowiła zmierzyć się z tym wyzwaniem w ramach finansowanego przez UE projektu INN-BALANCE. Niedawno udało im się określić cechy interfejsów między kluczowymi komponentami technologii FCEV, aby je usprawnić.

Jak czytamy w notce prasowej na stronie projektu: „udało nam się osiągnąć przełom w odniesieniu do zdefiniowania interfejsów między komponentami a bateriami ogniw paliwowych, jak również w odniesieniu do projektu obudowy baterii oraz modułu anodowego, katodowego i chłodniczego”.

Komponenty te zwane są częściami pomocniczymi, czy też wyposażeniem BoP (ang. balance of plant). Regulują one układ ogniw paliwowych oraz dopływ wodoru i powietrza do baterii. „Celem projektu INN-BALANCE jest wprowadzenie różnych usprawnień na poziomie BoP ze szczególnym uwzględnieniem ich projektu pod produkcję. Chcemy obniżyć koszty przemysłowej produkcji układów ogniw paliwowych”.

W tej samej notce prasowej znajduje się wypowiedź Jörga Weiss-Ungethüma z Niemieckiego centrum aeronautyki, odpowiedzialnego za opracowanie układu chłodniczego, który powiedział, że moduł chłodniczy wykorzystywany jest na potrzeby zarządzania temperaturą baterii. Ma to duży wpływ na gospodarowanie zasobami wody i jest procesem krytycznym dla wydajności. Co więcej, temperatura komponentów BoP musi być utrzymywana na „optymalnym poziomie, a ciepło musi być w miarę potrzeb wprowadzane do kabiny pasażerskiej”.

Maksymalizacja produkcji przy minimalizacji strat

W ramach trwającego obecnie projektu INN-BALANCE (INNovative Cost Improvements for BALANCE of Plant Components of Automotive PEMFC Systems) stworzono propozycję „zintegrowanego rozwiązania wtrysku/wylotu”. Pozwoli to zmaksymalizować moc pozyskiwaną z baterii, przy jednoczesnym zminimalizowaniu strat wodoru.

PEMFC to z angielskiego skrót od proton exchange membrane (PEM) fuel cell, a oznacza on ogniwo paliwowe z membraną do wymiany protonów, zwane także ogniwem paliwowym z polimerowym elektrolitem. Jest to rodzaj kwasowego ogniwa paliwowego wykorzystującego transport protonów z anody do katody przez litą membranę wymiany protonów. Takie ogniwa paliwowe pracują w temperaturze poniżej 100°C. Anoda i katoda to dwie elektrody w baterii lub ogniwie paliwowym, z których pierwsza jest w trakcie procesu generowania energii naładowana pozytywnie, a druga – negatywnie. Większość ogniw paliwowych zaprojektowanych z myślą o pojazdach wytwarza mniej niż 1,16 wolta energii elektrycznej, co jest ilością zdecydowanie zbyt niską do zasilania pojazdu. Z tego względu konieczne jest stosowanie wielu ogniw złożonych do postaci baterii.

W FCEV energia elektryczna zasilająca silnik elektryczny, a tym samym napędzająca pojazd, jest pozyskiwana w toku reakcji chemicznej zachodzącej w ogniwie paliwowym między wodorem i tlenem. Produktami ubocznymi transformacji gazowego wodoru w energię elektryczną są jedynie woda i energia cieplna. Gdyby wodór pozyskiwany był ze zrównoważonego źródła, oznaczałoby to, że pojazdy wyposażone w ogniwa paliwowe byłyby środkami transportu całkowicie nie wytwarzającymi dwutlenku węgla.

Projekt INN-BALANCE rozpoczęto w celu opracowania innowacyjnej i zintegrowanej platformy na potrzeby stworzenia komponentów BoP do dostępnych obecnie pojazdów wykorzystujących ogniwa paliwowe. Ma to na celu poprawę ich wydajności i niezawodności, obniżenie kosztów i stworzenie stabilnego łańcucha dostaw do europejskich producentów samochodów i firm zajmujących się integracją układów.

Więcej informacji:
strona projektu INN-BALANCE