Airbus avanza en la tecnología de pilas de hidrógeno

Motor diseñado por Airbus, impulsado gracias a pilas de hidrógeno.

Airbus

Airbus ha venido avanzando en la investigación del sistema de propulsión basado en el hidrógeno. En tal sentido, lo que resulta central es, específicamente, el desarrollo de pilas de combustible.

“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”, explica Airbus en un comuncado.

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

Tener esta tecnología a bordo de un avión es particularmente atractivo ya que no genera CO², 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”, indica Airbus.

Airbus y las celdas de combustible “apilables”

“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’”, detalla Airbus. “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”, anticipa la empresa europea.

Airbus se encuentra trabajando al respecto junto a Elring Klinger, un experto en pilas de combustible para automóviles. 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”, dijo Airbus.

En 2020, Airbus y Elring Klinger crearon una empresa conjunta denominada Aerostack, que está trabajando en el desarrollo de pilas de combustible como parte de un proyecto respaldado por el gobierno alemán llamado H2Sky.

Producto de todo este trabajo, 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”, afirmó Hauke Peer Lüdders, jefe de sistemas de propulsión de celdas de combustible para ZEROe Aircraft en Airbus. “Necesitamos entender cómo funcionan y reaccionan los sistemas de celdas de combustible. Para ese primer paso, estamos diseñando intencionalmente sensores grandes para acomodar muchos sensores en el interior y permitirnos analizar cada equipo en el sistema, con buena accesibilidad para adaptar, probar y comprender completamente el comportamiento del sistema”, explicó el ejecutivo.

El momento de las pruebas

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.

“Alguna 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 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 miembros del equipo dirían lo mismo”, concluye Hauke.

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