SwRI avansează testarea pilelor de combustie pentru vehicule mai eficiente pe bază de hidrogen

Institutul de Cercetare Southwest (SwRI) a dezvoltat noi metode pentru evaluarea performanței și eficienței tehnologiei pilelor de combustie în vehiculele alimentate cu hidrogen, fără a fi nevoie de piste de testare sau dinamometre.

SwRI a creat un sistem de control inovator pentru vehiculele alimentate cu hidrogen, care acordă autoritate deplină asupra motoarelor cu pile de combustie. Acum, inginerii pot extrage stive de pile de combustie dintr-un vehicul și pot testa riguros reacțiile acestora atât la condiții normale, cât și la cele extreme de conducere, fără a rula fizic vehiculul. Aceste teste conduc la crearea de algoritmi care să ajute la asigurarea performanței și eficienței acestor vehicule.

În vehiculele alimentate cu hidrogen, pilele de combustie suprapuse transformă hidrogenul gazos în electricitate printr-o reacție chimică. Apa și căldura sunt singurele produse secundare. Acest lucru face ca aceste vehicule să fie atractive pentru reducerea emisiilor de carbon, asigurând în același timp o autonomie lungă și timpi scurți de realimentare. Sistemul de control al SwRI gestionează cu precizie întreaga gamă de operațiuni ale sistemului, cum ar fi debitele de combustibil, debitele de aer și temperaturile. Posibilitatea de a simula diferite operațiuni ale motorului elimină în mod direct necesitatea de a rula vehiculele pe drumuri pentru analize și evaluări comparative.

Proiectul finanțat intern a început cu o analiză completă a unui vehicul de larg consum alimentat cu pile de combustie cu hidrogen pentru a înțelege mecanismele interne care funcționează sistemul său. Echipa a extras apoi stiva de combustibil din vehicul și a instalat-o într-un mediu controlat pentru a evalua performanța.

Folosind controlerul nostru pentru a manipula funcții, putem rula pilele de combustie în condiții mai extreme decât permit în mod normal controalele de siguranță ale vehiculului. Acest lucru ne oferă o idee despre cum s-ar putea comporta sub factori de stres pe care altfel nu i-am putea evalua. Folosind aceste cunoștințe, putem extinde rezultatele și le putem aplica pentru a ajuta la evaluarea și îmbunătățirea pilelor de combustie utilizate pentru aplicații grele.

—Matthew Kubesh, unul dintre principalii investigatori ai proiectului în cadrul Secțiunii de Tehnologii cu Emisii Reduse de Carbon a SwRI

 

Pe parcursul celor trei faze ale proiectului de până acum, SwRI a analizat complet configurația stivei și a dezvoltat noi metode de testare. Echipa SwRI se concentrează acum pe dezvoltarea de modele de control predictiv pentru a îmbunătăți gestionarea umidității pilelor de combustie. Menținerea unor niveluri adecvate de umiditate îmbunătățește performanța pilelor de combustie.

Prea multă umiditate poate duce la inundații și la deteriorarea performanței. Prea puțină umiditate creează o rezistență internă ridicată în stiva de pile de combustie, ceea ce poate duce la ineficiențe, degradare și potențiale evenimente catastrofale. Ne concentrăm pe replicarea și extinderea performanței existente a stivei prin ajustarea dinamică a raportului combustibil-aer, obținând o mai bună gestionare a umidității.

—Venkata Chundru, inginer de cercetare senior în cadrul Secției de Algoritmi Avansați a SwRI

 

Pe măsură ce proiectul continuă, SwRI explorează noi modele de control și potențiale colaborări cu clienți comerciali pentru a testa configurații mai complexe, multi-stack, concepute pentru vehicule grele.

Viitorul pilelor de combustie rezidă în mare măsură în aplicațiile de mare putere. Pentru a le face viabile din punct de vedere comercial, avem nevoie de controlere care să poată gestiona sistemul eficient și fiabil în condiții de funcționare extreme. Acest proiect ne ajută să atingem acest obiectiv.

—Venkata Chundru

 

Acest proiect a fost finanțat prin Programul intern de cercetare și dezvoltare al SwRI.