Colaboración entre Venair y Ballard para mangueras de pilas combustible marinas

Ballard Power Systems, proveedor líder mundial de soluciones innovadoras de pilas de combustible de energía limpia, desempeña ahora un papel clave para ayudar a las industrias marítimas a hacer frente a las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en el agua y en los puertos mediante la incorporación de pilas de combustible en embarcaciones marítimas. En los últimos años, las normativas de reducción de GEI están apuntando al tráfico marítimo para que actúe y avance hacia soluciones de emisiones cero. Con este propósito, Ballard está ayudando al sector marítimo a implantar sistemas de pilas de combustible para avanzar hacia buques propulsados con cero emisiones.

Resumen ejecutivo

Para el desarrollo del proyecto, Ballard confió en Venair para garantizar las mejores soluciones de transferencia. Ballard necesitaba mangueras personalizadas que se adaptaran a sus sistemas y que presentaran la máxima pureza para lograr la mayor eficiencia.

En este caso práctico explicamos las siguientes soluciones aportadas:

Mangueras del lado del ánodo que cumplen los requisitos de transferencia de hidrógeno más exigentes.

Mangueras del lado del cátodo para proporcionar la máxima pureza.

Soluciones personalizadas para proporcionar la máxima eficiencia y optimización del proyecto.

El proyecto

En este proyecto, Ballard necesitaba suministrar sistemas de pilas de combustible para buques marinos. Las pilas de combustible generan corriente continua compatible con las modernas arquitecturas eléctricas e híbridas de los buques y pueden desplegarse en configuraciones paralelas y despachables para satisfacer las necesidades variables de potencia de los buques.

La tecnología

Las pilas de combustible Ballard son una fuente de energía eléctrica de cero emisiones, alta eficiencia, bajo mantenimiento y escalable, y se espera que sean una solución importante para lograr la reducción de emisiones exigida por la industria naval. Las pilas de combustible Ballard ya han demostrado su funcionamiento, sin sustitución ni reconstrucción de la pila, durante más de 30.000 horas en aplicaciones de tránsito pesado, y se utilizan en entornos difíciles, desde el desierto hasta las regiones más frías.

El reto

La tecnología de pilas de combustible utiliza energía electroquímica en lugar de energía de combustión (como hacen los motores actuales). Para ello, los motores de pilas de combustible necesitan, por un lado, hidrógeno y, por otro, aire. Las pilas de combustible proporcionan energía para alimentar cualquier medio de transporte, y el único residuo es vapor de agua y algo de calor Sin embargo, esta tecnología requiere la máxima pureza para garantizar la mayor eficiencia en los motores de pilas de combustible. Cuanto menor sea la pureza del hidrógeno y del aire, menor será la eficiencia.

Estas necesidades, muy específicas, implican unos requisitos técnicos muy exigentes para garantizar la solución más optimizada.

Los requisitos

Para considerar las necesidades de las mangueras, hay que plantearse tres preguntas básicas pero importantes:

1.  ¿Qué producto se va a transportar?
2. ¿A qué temperatura? ¿Interna y externa?
3. ¿A qué presión se transporta el producto? En una primera fase, analizamos el proyecto y validamos que todos los requisitos básicos se cumplen efectivamente, ya que nuestros productos estándar ya cumplen estas especificaciones técnicas.

Soluciones

1. Producto a transportar: Vena Fuel Cells, desarrollado específicamente para una permeabilidad extremadamente baja para el paso del gas hidrógeno y una pureza máxima del material para que no contamine la célula. Vitosil: Capa interior de FKM para minimizar la permeabilidad y garantizar los menores volátiles posibles.

2. Resistencia a la temperatura: Las PEMFCS son Pilas de Combustible de baja temperatura, por lo que suelen funcionar a temperaturas entre 40C y 1 109C. Nuestras mangueras cumplen perfectamente con estas temperaturas y hasta 220C.

3. Resistencia a la presión: Los requerimientos de presión no suelen ser muy elevados en las PEMFC, pero incluso si fuera necesario, nuestros productos pueden soportar I altas presiones añadiendo refuerzos y tejidos trenzados, así como espirales de acero inoxidable o plástico si fuera necesario.

A continuación, nos reunimos con los ingenieros de Ballard para discutir las especificaciones excepcionales para satisfacer los requisitos de este proyecto personalizado de pila de combustible:

• Transportar hidrógeno en estado gaseoso (gas crítico).
• Las pilas de combustible son extremadamente poco tolerantes a los contaminantes volátiles.
• Cumplir con las certificaciones DNV-GL para pilas de combustible de uso marino.

Mangueras de hidrógeno para pilas de combustible

Mangueras para el lado del ánodo

Ballard necesitaba disponer de mangueras específicas para transportar el hidrógeno desde el depósito de combustible hasta el motor de la pila de combustible. Estas mangueras deben adaptarse a la ubicación y posición del motor, la apertura en múltiples mangueras para las entradas del motor, la temperatura de funcionamiento, la presión específica, el control de la presión, el control del producto..

Para resolver todos estos aspectos, Venair trabajó conjuntamente con Ballard para encontrar la mejor solución a los requisitos específicos de esta tecnología de pilas de combustible.

Utilizamos nuestro producto Vitosil para cumplir con los requisitos en el paso de hidrógeno Para conducir el hidrógeno, en su estado gaseoso, se requiere:

Asegurar la menor Permeabilidad

Para la conducción de cualquier gas, se necesita una manguera de permeabilidad extremadamente baja para que el gas no atraviese la pared de la manguera y se escape.

En este caso, utilizamos nuestro producto Vitosil. Nuestros productos vitosil están compuestos por una capa interior de fluorocarbono (FKM). La capa interna de FKM presenta una alta compatibilidad química con los productos conducidos, así como su bajísima permeabilidad que permite el paso de gases sin pérdidas por fuga a través del material.

Como alternativa, también es posible utilizar el material Vena Fuel Cells: un compuesto de elastómero e especialmente diseñado para su uso en. pilas de combustible que permite una permeabilidad t menor que la permeabilidad moderada de la silicona, pero sin perder la mayor flexibilidad y la alta pureza de la silicona.

La menor contaminación posible

Tanto el FKM utilizado como material interior como nuestras mangueras específicas para Pilas de Combustible están específicamente diseñadas para expulsar la menor cantidad posible de volátiles, de forma que no contaminen las membranas de la pila de combustible y el ref or no afecte en absoluto a la eficiencia de la Pila de Combustible.

El uso de materias primas de alta pureza y calidad en Vena Fuel Cells y Vitosil garantiza el contenido ultrabajo de sustancias lixiviables y la inercia de los componentes en el entorno de la pila de combustible.

Mangueras de aire para pilas de combustible

Mangueras para el lado del cátodo

Para lograr la reacción electroquímica de la pila de combustible, el aire debe entrar por el otro lado de la membrana (mangueras para el lado del cátodo).

Al igual que en el caso de las mangueras de hidrógeno, los tubos para la conducción del aire debían cumplir distintos requisitos específicos según la situación y las características de trabajo. Para cumplir estos requisitos, utilizamos Sil 200/USP.

Alto nivel de limpieza y pureza

Vena® Sil 200 USP es un producto fabricado con una capa interior de silicona curada al platino (conforme a FDA, USP, BfR) y una capa exterior de silicona VMQ junto con poliéster trenzado.

La alta pureza de la capa interior permite la entrada de oxígeno con los mínimos lixiviables posibles, de modo que la membrana de intercambio de protones de la PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) no se contamina.

Paralelamente, como Ballard trabaja con PEMFC, las membranas de las pilas de combustible deben humidificarse regularmente para mantener un buen rendimiento. Por otro lado, también se necesitan mangueras para el paso de Agua DI para las funciones de refrigeración del motor. Para ello, necesitaban un sistema de alimentación de agua DI para suministrar agua al motor de pilas de combustible.

Para el suministro de agua desionizada al PEMFCS se necesitan mangueras de alta pureza, por lo que resolvimos el problema con el producto Sil 200/USP (conforme a USP, FDA, BfR). Este producto les proporcionó una solución de alta pureza que también les permitió utilizarlo en situaciones de gran flexibilidad y altas temperaturas.

Resultados y planes

Podemos concluir que, como empresa, ha sido una oportunidad y un reto excelentes trabajar con una de las empresas líderes en la transición hacia la energía limpia. Ballard, con su tecnología puntera de pilas de combustible, se está posicionando cada vez más como una de las empresas que mayor impacto tendrá en la transición ecológica mundial. En Venair ya hemos trabajado en varios proyectos de Ballard y mantenemos una relación continua para mejorar y trabajar en la resolución de sus retos para hacer del mundo un lugar más verde.

Hoy trabajamos junto a los principales actores del sector para formar parte del desarrollo de esta nueva tecnología. Certificando nuestros productos para alcanzar los más altos estándares y acreditar la alta calidad de nuestros productos. Por ejemplo, en este caso de las Pilas de Combustible para uso marítimo, estamos en proceso de certificación con el reconocido organismo de estándares marinos DNV-GL.

Lea las noticias más actualizadas del sector de las pilas de combustible y el hidrógeno en FuelCell Works.