Categoria | Celule de Combustibil

Noua unitate V Flow FC Stack este mai mică şi mai puternică, un salt uriaş înainte

Publicat in 16 ianuarie 2008 de HONDA

Automobilele Honda cu celule de combustibil sunt în avangarda industriei de profil. Înţelegând faptul că unitatea de celule de combustibil este cheia pentru evolutia vehiculelor cu pile de combustibil, Honda a continuat să-si îmbunătăţească performanţa şi modul de asamblare a celulelor. În 2003, Honda a prezentat unitatea Honda FC Stack, capabilă să pornească la temperaturi negative, oferind capacitate excelentă de producţie.

Designul său, ce presupune separatoare de metal ştanţate, precum şi o membrană aromatică electrolitică, a revoluţionat industria de celulele de combustibil. În continuare, Honda a acceptat provocarea de inovare structurala si a creat V Flow FC Stack cu o structură de celule originale, care sa ofere scădere în greutate, performanţe îmbunătăţite si un design mult mai compact. Platforma V Flow FC este următoarea generaţie în ceea ce priveşte designul unităţii. Acest design face ca stilul şi amplasarea ansamblului să fie posibile într-un vehicul cu celule de combustibil pentru prima dată.

Noul V Flow FC Stack: performanţă într-un design compact, uşor
V Flow FC Stack conţine o structură celulară cu totul nouă, ce realizează o putere mai mare de până la 100 kW, are dimensiuni şi greutate mai mică, cu o îmbunătăţire de 50% a puterii raportate la volum şi o creştere cu 67% în a puterii raportate la masă, în comparaţie cu FCX 2005.

Straturi de celule care produc mai multă energie.
Honda V Flow FC Stack foloşeste un sistem de generare a curentului electric bazat pe celule de combustibil membranate pentru schimbul de protoni(PEMFC) – în acest mod energia chimică produsă în urma reacţiilor hidrogen-oxigen este convertită în energie electrică.
Membrana extrem de subţire ce asigură schimbul de protoni (membrană electrolitică)este dispusă între perechi de straturi de electrozi şi straturi de difuzie (electrozii de oxigen şi hidrogen) pentru a forma un ansamblu membrană electrod (MEA). MEA este închis între două separatoare pentru a forma o celulă – astfel este creată unitatea de bază de generare a energiei electrice. Mai multe sute de celule sunt stivuite împreună pentru a forma o pilă de combustibil. Ca şi în cazul bateriilor, aceste celule individuale sunt conectate în serie pentru a produce tensiuni ridicate.

Cum este generată energia electrică
Hidrogenul este trecut peste electrodul de hidrogen. Fiecare atom de hidrogen este transformat într-un ion de hidrogen într-o reacţie catalitică cu platina din electrod, eliberând un electron.
Cu un electron mai puţin, ionul de hidrgen trece prin membrana electrolitică, unde se uneşte cu oxigenul provenit de la electrodul de oxigen şi cu un electron care soseşte printr-un circuit extern.
Electronii eliberaţi creează un flux de curent direct în circuitul extern. Reacţia la electrodul de oxigen produce apă ca rezultat auxiliar.
Datorită membranei electrolitice care trebuie să fie păstrată umedă în permanenţă, este necesară umidificarea permanentă a rezervei de oxigen şi hidrogen . Apa este reciclată pentru acest scop iar restul de apă şi aer rezultate, sunt eliminate prin sistemul de eşapament.

Energie electrică la cerere
Principalele componente ale sistemului de propulsie sunt: unitatea cu celule de combustibil, ce generează electricitate din hidrogen, rezervorul de hidrogen, bateria litiu-ion, motorul electric , si unitatea de gestiune a fluxului de energie (Power Drive Unit – CPD). Deoarece vehiculul este propulsat de un motor electric, acesta oferă o acceleraţie constantă şi puternică şi o funcţionare silenţioasă, fără zgomotul şi vibraţiile asociate unui motor cu ardere internă. În momentul pornirii şi acceleraţiei-atunci când o cantitate mare de energie este necesară-energia electrică de la unitatea de celule de combustibil este suplimentată cu energie electrică de la bateria litiu-ion, pentru a oferi performanţa solicitată.
În timpul decelerării, unitatea funcţionează ca un generator de conversie a energiei cinetice în energie electrică, ce este stocată în bateria litiu-ion, împreună cu excesul de energie electrică produsă de celulele de combustibil. Atunci când vehiculul staţionează, sistemul comandă încetarea generării de energie electrică în celula de combustibil. Energia electrică din bateria litiu ion asigură buna funcţionare a aerului condiţionat si a altor dispozitive în această situaţie.

Un alt avantaj-cheie: structura verticală de curgere a gazului este combinată cu separatori sinusoidali pentru un design mai compact şi mai uşor
Până in prezent hidrogenul si aerul curgeau orizontal prin celulele de combustibil ale unităţii. Noul V Flow FC Stack introduce o structura de celule în care debitul de hidrogen si aer se deplaseaza vertical, iar gravitaţia este folosită pentru a facilita optimizarea drenării apei rezultate. Rezultatul este o mai mare stabilitate în ceea ce priveste fluxul de energie. Noua structură permite de asemenea o curgere mai fină şi o reducere a mărimii şi a greutaţii; separatorii inovatori oferă ca niciodată mai multă eficientizare a aprovizionării cu hidrogen , aer şi răcire pentru straturile generatoare de energie electrică. Rezultatele sunt performanţa sporită de producţie de electricitate, caracteristici optime de răcire şi reduceri majore în dimensiune şi greutate. Mult mai compactă, noua unitate are mai puţine părti ce încap într-o singură carcasă. De asemenea, este mult mai uşor de produs.

Structura celulei – pentru o mai mare stabilitate în generarea de electricitate şi o grosime redusă a unităţii V Flow
Pe lângă faptul că permite hidrogenului şi aerului să curgă vertical, designul V Flow înseamnă în acelaşi timp şi că drenarea apei este ajutată de gravitaţie. Apa nu se colectează în stratul de generare a electricităţii, asigurându-se constant fluxul de generare electrică. Acest lucru permite, de asemenea, ca adâncimea canalului să fie redusă cu 17%, un factor major care contribuie crearea de celule mai subtiri şi unităţi mai compacte.

Unitatea V FLOW FC
Separatoarele de canale sinusoidale permit un design mai compact al unităţii
Celulele de combustibil constau într-un ansamblu membrană electrod (MEA) – o membrană electrolitică ce se află între perechile de straturi de electrozi şi straturi de difuzie care formează electrozii de hidrogen si oxigen, ce sunt la rândul lor închişi între separatoare ce conţin canale de flux pentru hidrogen, aer si lichid de răcire. Unitatea V Flow FC încorporează canale verticale sinusoidale pentru fluxul de hidrogen şi aer, întreţesute cu canale orizontale de răcire. Canalele de flux cu un astfel de design oferă o mai mare lungime a debitului pe canal faţă de unele rectilinii, în timp ce nivelul de turbulenţe rezultat îmbunătăţeşte distribuţia de hidrogen şi aer. Ca rezultat, hidrogenul şi aerul sunt răspândite pe întreg stratul de electrozi, realizându-se o utilizare mai eficientă a stratului generator de energie şi asigurandu-se o performanţă cu 10% mai bună de producţie de energie comparativ cu un sistem cu canale rectilinii. Fluxul orizontal al lichidului de răcire asigură răcire uniformă a întregului strat generator de energie electrică şi permite în acelaşi timp reducerea numărului de straturi de răcire la jumătate faţă de unităţile anterioare. Unitatea anterioară avea un strat de răcire pentru fiecare celulă.
Noua unitate are nevoie doar de un strat de răcire la două celule. Aceasta duce la o reducere de 20% în lungime şi o reducere de 30% în greutate – o descoperire majoră în designul mai compact al unităţilor de celule.

Masa de căldură îmbunătăţită permite pornirea la–30˚C
Îmbunătăţirea drenării apei datorită structurii unităţii V Flow facilitează o mai mare putere a sistemului incă de la pornire. Volumul redus de agent de răcire şi designul unităţii au făcut posibile o reducere cu 40% a masei de căldură, comparativ cu unitatea de generaţie anterioară. Ca rezultat, timpul necesar pentru a atinge 50% din puterea maximă, după pornirea la -20 de grade Celsius, este doar un sfert din cea necesară până acum. Pornirea este acum posibilă şi la temperaturi scăzute, de până la -30 de grade Celsius.

Lasa un raspuns

*