Idrogeno e “celle a combustibile” per avionica

Le celle a combustibile trasformano l’energia dell’Idrogeno in energia elettrica separando i protoni dell’Idrogeno, tramite un catalizzatore (platino), che separa la molecola di Idrogeno  H2 in due protoni H+.

I protoni H+ attraversano una membrana conduttiva, che lascia passare solo i protoni, che reagiscono con l’Ossigeno dell’aria, formando acqua con la liberazione degli elettroni che producono il potenziale elettrico necessario per il funzionamento degli attuatori elettrici; il sottoprodotto di scarto è acqua pura.

L’utilizzo dell’Idrogeno per gli “eVTOL”, è la soluzione ecologica necessaria per l’utilizzo dei mezzi volanti dell’imminente futuro.

A parità di peso, un aereo percorre la metà dello spazio quando è alimentato con l’energia ricavata dalle celle a combustibile.Il trasporto aereo richiede alta potenza e elevata densità di carica, che ne le moderne batterie al Litio e neppure le attuali celle a combustibile sono in grado di fornire contemporaneamente.

HyPoint afferma che il suo sistema energetico, del peso complessivo di 590 Kg fornisce l’ energia, necessaria per il decollo verticale di un eVTOL, lasciando sufficiente energia per un volo di circa 2 ore, eliminando la necessità della batteria di buffer, perché il sistema è in grado, in casa di difficoltà di volo, di reagire in 5 secondi.

La società HyPoint, ha ideato un sistema pressurizzato di “celle a combustibile”, che funziona anche con Idrogeno al 99%, triplica il rendimento, aumenta la durata nel tempo e riduce il peso, rendendo competitivo l’utilizzo dell’idrogeno in applicazioni aereonautiche, rispetto gli idrocarburi.

Raffreddando le celle a combustibile con aria compressa mantenuta a 3 atmosfere elimina l’aria povera di ossigeno sostituendola con aria nuova.

L’aria ottenuta, arricchita di ossigeno incontrando i protoni al catodo della cella a combustibile HyPoint, triplica la potenza ottenibile; circa 2KWh ogni Kg di peso (batterie al Litio circa 1KWh/Kg).

A causa del basso rendimento rispetto gli idrocarburi, l’utilizzo del sistema “Idrogeno + cella a combustibile”, stenta  a diffondersi

Il sistema funziona con Idrogeno al 99%, evitando di dover caricare le bombole con Idrogeno di purezza superiore , molto più instabile e a rischio di esplosione.

fuel cell

Idrogeno liquido

Un gruppo di studenti olandesi, con il progetto “Phoenix”, sta affrontando il problema sviluppando un contenitore criogenico mantenuto a -253°C.

L’Idrogeno liquido è riscaldato a 0°C e inviato alle celle a combustibile che caricano le batterie che alimentano i motori elettrici dell’aereo.

  Airbus Ascend

Alimentare un aeroplano con Idrogeno liquido può sembrare un’utopia a causa del peso e dell’ingombro del sistema criogenico necessario per mantenerlo allo stato liquido.

con questo studio di fattibilità, il progetto “Ascend” di Airbus analizza i pro e contro.

In teoria, avere a bordo di un aereo un sistema criogenico potrebbe introdurre benefici grazie all’utilizzo dei superconduttori, con una notevole riduzione di peso e aumento di efficienza dei sistemi di propulsione e alla riduzione delle perdite elettriche ed elettroniche dei sistemi di controllo.

AAM – Advance air mobility - motore a Idrogeno

 

AAM è un programma di sviluppo di nuovi sistemi di trasporto aero locale, regionale,  intraregionale e urbano che utilizza nuove tecnologie, ore divenute possibili.

Il programma AAM, con l’acronimo VFS (Vertical Flight Society) raccoglie 400 nuove adesioni settimanali.

L’analisi dei progetti, pubblicati con l’indice di valutazione da 0 a 1 (ARI), in continuo aggiornamento, fornisce una guida di semplice interpretazione, che aiuta gli investitori a valutare che le nuove possibilità di investimento.

si tratta di un piccolo e economico motore, costa meno di 100€,  a combustione che pesa circa 10 kg con 43 hp di potenza meccanica; costituito da un unico pistone che scivola avanti e indietro nel cilindro, pensato per essere utilizzato come micro generatore funzionante a combustibili di origine fossile.

La società “Acquarius”, ha modificato il suo motore per funzionare a Idrogeno in modo, per evitare ulteriore inquinamento da CO2 pensato per essere una valida alternativa alle Fuel Cells anche se quest’ultime non producono CO2 e neppure Nox; il problema degli ossidi di Azoto può essere eliminato  con un filtro per eliminare l’Azoto presente nell’aria.

NOx

Acquarius Engine

rick 3Riccardo Monti