Pilas de combustible inauguran una nueva era de aviones no tripulados
El proyecto SUAV (Microtubular solid oxide fuel cell power system development and integration into a mini-UAV) se puso en marcha en apoyo de la iniciativa Europea Cielo Limpio. Se dedicó a desarrollar componentes para construir pilas de combustible con un precio económico, lo cual permitirá utilizar pilas de combustible de óxido sólido (SOFC) en aplicaciones portátiles y de otros tipos. SUAV se centró en el diseño de SOFC con una geometría tubular y en su integración en un sistema de energía híbrido que comprende el apilamiento de SOFC de diseño microtubular y una batería. Los diseños tubulares son ventajosos porque es mucho más fácil impedir la entrada de aire al combustible. Un desafío importante durante el diseño del procesador de combustible integrado y el apilamiento de pilas de combustible fueron los requisitos de peso y volumen impuestos por el sistema de UAV. Con este fin, los socios del proyecto se centraron en el diseño de un generador de energía ligero, compacto y flexible. El desarrollo de este sistema híbrido incluyó una SOFC microtubular, una batería, un procesador para generar gas reformado y otros equipos. SUAV utilizó propano como combustible porque contiene más energía que el hidrógeno y está disponible en toda Europa. Las pilas de combustible del estilo de las SOFC se utilizan porque pueden convertir gases reformados en electricidad, a diferencia de otros tipos de pilas de combustible que necesitan hidrógeno puro. Esto a su vez reduce la complejidad y el tamaño del procesador de combustible. La modelización del apilamiento de SOFC y los componentes del paquete eléctrico se sumó al desarrollo de los componentes aislados del generador de energía. A partir de estos elementos, se desarrollaron modelos de dinámica de fluidos computacional en 2D y 3D con el fin de predecir las distribuciones de temperatura dentro de cada pila microtubular y del apilamiento completo, computándose también el estrés térmico. Debido a los requisitos tan rigurosos sobre el volumen y el peso, los miembros del proyecto utilizaron la oxidación parcial catalizada como técnica de reformado. Aunque su eficiencia es menor que la del reformado de vapor, genera más energía por unidad de volumen y peso porque no requiere agua. El legado de SUAV es un generador para pila de combustible de 280 W con capacidades de vuelo más duraderas. Además de las aplicaciones aeroespaciales, la tecnología desarrollada puede encontrar uso en fuentes de alimentación portátiles, suministro energético a bordo de vehículos y los modelos educativos. Entre otras ventajas, esto podría permitir disponer de tiempos de vuelo más largos para detectar incendios forestales.
Palabras clave
Propano, vehículos aéreos no tripulados, SUAV, microtubular, pila de combustible de óxido sólido, sistema de energía
