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Uso de célula de combustível a hidrogênio em grandes aeronaves está mais próximo na ZeroAvia

Imagem de fundo: Alf van Beem / CC0, via Wikimedia Commons – Destaque: ZeroAvia – Edição: AEROIN

A ZeroAvia anunciou na quinta-feira, 9 de março, que alcançou um desempenho recorde em testes de seus sistemas de Membrana de Troca de Prótons de Alta Temperatura (HTPEM), mostrando potencial de uso da propulsão elétrica gerada por célula de combustível a hidrogênio para grandes aeronaves.

Os primeiros testes do módulo de potência de empilhamento HTPEM pressurizado de 20kW (visto no destaque da imagem acima), no local de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) da ZeroAvia no Reino Unido, demonstraram uma potência específica recorde de 2,5 kW/kg no nível da célula, abrindo caminho para densidades de nível de sistema de mais de 3 kW/kg nos próximos 24 meses.

O desenvolvimento da tecnologia de células de combustível para a aviação é fundamental para permitir um verdadeiro voo comercial com emissão zero e, para aplicações com uso intensivo de energia – como grandes aeronaves de asa fixa e aeronaves de asa rotativa – é necessário aumentar a temperatura e a pressão dentro das pilhas de células de combustível para ter uma capacidade de produto comercialmente viável.

O aumento da temperatura e da pressão permite o resfriamento do ar, reduz o arrasto de resfriamento, simplifica o sistema e, por fim, permite aplicações muito mais exigentes.

A equipe da ZeroAvia fez avanços tecnológicos profundos sem precedentes ao fornecer um sistema HTPEM pressurizado, revestimentos condutivos inovadores que permitem o uso de placas bipolares de alumínio em ambientes HTPEM altamente agressivos e uma nova abordagem para montagem avançada de eletrodos de membrana (MEA).

A tecnologia proprietária da ZeroAvia foi desenvolvida nos últimos três anos como parte de um esforço concentrado para construir um portfólio interno de tecnologias críticas para a aviação com célula de combustível.

Segundo a empresa, mais P&D fornecerá mais de 3 kW/kg de energia específica do sistema de célula de combustível, o que permite uma mudança radical no desempenho em relação às tecnologias tradicionais de célula de combustível, tornando a propulsão de célula de combustível comercialmente viável para aeronaves de grande porte.

Especificamente, os sistemas HTPEM serão os principais candidatos para apoiar o conjunto de força ZA2000 da ZeroAvia para aeronaves de 40 a 80 assentos, bem como uma variedade de aplicações de helicópteros e eVTOLs (aeronaves elétricas de pouso e decolagem na vertical).

Esta próxima geração de células de combustível também pode ser suficiente para permitir sistemas de propulsão elétrica para aeronaves turbofan de corredor único com mais de 100 assentos, como o Boeing 737 e o Airbus A320.

Os componentes usados ​​no sistema ZeroAvia já foram validados por meio de testes independentes de terceiros em vários laboratórios independentes, incluindo um dos principais laboratórios nacionais do Departamento de Energia dos EUA. O teste confirma o potencial dos sistemas HTPEM para acelerar o desenvolvimento de grandes conjuntos de potência hidrogênio-elétricos para grandes aeronaves.

O recente primeiro voo inovador da ZeroAvia de uma aeronave de 19 lugares utilizou sistemas de célula de combustível PEM de baixa temperatura (LTPEM). Os sistemas LTPEM de hoje funcionam bem para a escala sub-megawatt dessas aeronaves menores, mas as temperaturas mais baixas do núcleo do empilhamento tornam mais difícil remover o calor dos sistemas maiores.

A tecnologia HTPEM elimina vários componentes do sistema de célula de combustível e reduz o arrasto de resfriamento, permitindo assim carga útil e alcance comercialmente relevantes.

O interesse pela aviação a hidrogênio cresceu consideravelmente nos últimos meses. Os motores de combustão de hidrogênio estão sendo desenvolvidos para remover as emissões de carbono do voo, mas enfrentam a pesada penalidade ambiental de manter ou aumentar os impactos das emissões não-CO2 da aviação no clima. Acredita-se que esses impactos não-CO2 tenham o dobro do impacto climático das emissões de carbono sozinhas, de acordo com um relatório da EASA.

Além disso, uma abordagem hidrogênio-elétrica sem combustão elimina tensões extremas nos materiais, inerentes aos motores de combustão modernos, o que reduz drasticamente os custos de manutenção, melhorando ainda mais a economia da propulsão hidrogênio-elétrica.

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