H2UPSCALE

Sistema de pila de combustible de hidrógeno de alta potencia: ampliación y optimización de los componentes del balance de planta (BoP)

Abstract:

Las pilas de combustible de membrana de intercambio de protones (PEMFC) se consideran una de las soluciones que permiten un transporte sostenible a largo plazo; sin embargo, los sistemas actuales proporcionan salidas de potencia eléctrica inferiores a 200 kW.

Para atender las necesidades de los sectores de transporte pesado, el desarrollo de la próxima generación de sistemas de pilas de combustible tiene como objetivo ofrecer stacks PEMFC duraderos con una potencia de salida entre 250 y 500 kW. Para apoyar este desarrollo, el proyecto H2UpScale pretende diseñar, construir, probar y validar los componentes clave de BoP para sistemas PEMFC que generen más de 250 kW de potencia eléctrica, adecuados para aplicaciones de transporte pesado (aviación, marítimo, transporte por carretera de larga distancia).

H2UpScale reúne a 3 organizaciones de investigación, 2 académicas y 11 socios industriales, incluidos fabricantes de BoP y OEMs. El proyecto identificará los requisitos específicos de cada aplicación, los cuales guiarán posteriormente el desarrollo, la optimización y la definición de 3 estándares para arquitecturas PEMFC modulares y escalables ≥250 kW (arquitecturas de suministro eléctrico y diseños de sistemas de gestión de calor residual).

Los componentes BoP en foco incluyen: el eyector de hidrógeno, la bomba de recirculación de H₂, el sensor de fugas de H₂, el compresor de aire, el filtro de aire del cátodo y el humidificador de aire, el separador de agua, el resonador de escape, el intercambiador de calor del refrigerante y el medio refrigerante. Los avances previstos para los componentes BoP incluyen mejoras en eficiencia y durabilidad, reducción de peso y volumen, y simplificación de la arquitectura.

Los componentes se diseñarán para ser compatibles tanto con plataformas de stack único como de multi-stack, teniendo en cuenta la escalabilidad y modularidad, lo que facilitará su integración en sistemas a escala multi-MW. Algunos componentes BoP seleccionados a escala real serán validados en un banco de pruebas Hardware-in-the-Loop, y se realizará un análisis tecnoeconómico del impacto potencial de los componentes BoP desarrollados en los mercados de transporte pesado.

Con estos objetivos principales, la meta de H2UpScale es proporcionar bloques tecnológicos críticos que permitan la creación de un demostrador TRL7 a partir de 2027.

Rol de Leitat en el proyecto:

Leitat participará en el desarrollo de un eyector de H₂ y un intercambiador de calor con diseños innovadores creados mediante fabricación aditiva. Además, Leitat liderará el desarrollo de formulaciones de refrigeración innovadoras con capacidades mejoradas de transferencia de calor para la reducción de calor residual, así como con propiedades optimizadas de conductividad eléctrica y conductividad térmica.