Delle nuove celle a combustibile danno vita a una nuova era per i velivoli privi di pilota
Il progetto SUAV (Microtubular solid oxide fuel cell power system development and integration into a mini-UAV) è stato lanciato a sostegno dell’iniziativa europea Clean Sky. L’obiettivo era di sviluppare componenti della cella a combustibile a un prezzo economico, consentendo così alle celle a combustibile a ossido solido (SOFC) di essere usate in applicazioni portatili e in altre applicazioni. Tale progetto si occupa della progettazione di celle a combustibile a ossidi solidi (SOFC) con geometria tubolare e della loro integrazione in un sistema di alimentazione ibrido composto da una pila SOFC microtubolare e una batteria. I design tubolari sono vantaggiosi, in quanto è più semplice sigillare l’aria dal combustibile. Una grande sfida affrontata durante la progettazione del sistema di gestione del carburante integrato e della pila a combustibile ha interessato le esigenze di peso e volume imposte dal sistema UAV. A tale fine, i partner del progetto hanno mirato alla progettazione di un generatore leggero, compatto e flessibile. Lo sviluppo di questo sistema ibrido includeva una SOFC microtubolare, una batteria, un processore per generare gas reformato e altre attrezzature. SUAV ha usato il propano come combustibile poiché esso contiene più energia in confronto all’idrogeno, ed è anche disponibile in tutta Europa. I tipi di celle a combustibile come le SOFC vengono usate poiché sono in grado di convertire i gas reformati in elettricità, rispetto ad altri tipi di celle a combustibile che hanno bisogno di idrogeno puro. Questo, a sua volta, riduce la complessità e le dimensioni del sistema di gestione del combustibile. La modellazione dello stack SOFC, oltre ai componenti della parte restante dell’impianto, hanno accompagnato lo sviluppo dei singoli componenti del generatore. In base a quanto appena detto, sono stati sviluppati dei modelli di fluidodinamica computazionale 2D e 3D per predire le distribuzioni di temperatura all’interno di ogni cella microtubolare e nell’intera pila, per cui sono state calcolate anche le sollecitazioni termiche. A causa dei rigidi requisiti su volume e peso, i membri del progetto hanno usato l’ossidazione catalitica parziale come tecnica di reforming. Anche se ha un’efficienza inferiore rispetto al reforming con vapore, essa porta a una maggiore produzione energetica per volume e peso poiché non necessita di acqua. Il lascito di SUAV è un generatore a celle a combustibile di 280 W con capacità prolungate di missione di volo. Oltre a vantare applicazioni aerospaziali, la tecnologia sviluppata può trovare impiego negli alimentatori portatili, nei generatori a bordo di veicoli e per dimostratori a scopo istruttivo. Tra gli altri benefici, questo potrebbe consentire tempi di volo più lunghi per individuare gli incendi boschivi.
Parole chiave
Propano, velivoli privi di equipaggio, SUAV, microtubolare, cella a combustibile a ossidi solidi, sistema di alimentazione
