Nowe ogniwa paliwowe – nowe możliwości dla bezzałogowych statków powietrznych
Projekt SUAV(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Microtubular solid oxide fuel cell power system development and integration into a mini-UAV) wspiera europejską inicjatywę Czyste niebo. Jego celem było opracowanie dostępnych w przystępnej cenie komponentów, które pozwoliłyby na wykorzystywanie stałotlenkowych ogniw paliwowych (SOFC) w zastosowaniach transportowych i innych. W trakcie realizacji projektu SUAV skupiono się na ogniwach SOFC o geometrii rurowej oraz ich integracji z napędami hybrydowymi składającymi się z mikrorurkowego stosu SOFC i akumulatora. Budowa mikrorurkowa znacznie ułatwia odseparowanie powietrza od paliwa. Największymi wyzwaniami podczas projektowania zintegrowanego procesora paliwowego oraz stosu ogniw paliwowych były ograniczenia masy i objętości związane z systemami UAV. Do tej pory partnerom projektu udało się opracować lekki, kompaktowy i elastyczny generator mocy. Stworzony układ hybrydowy zawiera mikrorurkowe ogniwa SOFC, akumulator i procesor do wytwarzania reformowanego gazu, a także inne urządzenia. W projekcie SUAV jako paliwo wykorzystywano propan, ponieważ zawiera on więcej energii niż wodór i jest dostępny w całej Europie. Ogniwa SOFC zastosowano ze względu na możliwość przetwarzania przez nie energii zawartej w gazach reformowanych w elektryczność, podczas gdy inne rodzaje ogniw paliwowych potrzebują czystego wodoru. To pozwoliło uprościć i zmniejszyć rozmiar procesora paliwowego. Jednocześnie z pracami nad poszczególnymi podzespołami generatora mocy przeprowadzano modelowanie stosu ogniw SOFC oraz elementów wyposażenia uzupełniającego. Na tej podstawie stworzono dwu- i trójwymiarowe modele obliczeniowej dynamiki płynów umożliwiające przewidywanie rozkładu temperatur w każdym z ogniw mikrorurkowych oraz w całym stosie z uwzględnieniem obciążeń termicznych. Ze względu na surowe wymagania dotyczące objętości i masy, jako technikę reformowania uczestnicy projektu wykorzystali katalityczne utlenienie częściowe. Choć jest ono mniej wydajne niż reformowanie parowe, pozwala uzyskać wyższą moc wyjściową w stosunku do masy i objętości, ponieważ nie wymaga obecności wody. Owocem projektu SUAV jest źródło zasilania oparte na ogniwach paliwowych o mocy 280 W, umożliwiające wydłużenie czasu lotów statków bezzałogowych. Oprócz zastosowań w przemyśle kosmicznym opracowana technologia może być wykorzystywana również w przenośnych źródłach zasilania, systemach OBVP czy interaktywnych tablicach edukacyjnych, jak również do wydłużenia czasu lotu dronów wykorzystywanych do wykrywania pożarów.
