Η χρήση του υδρογόνου για την τροφοδοσία κυψελών καυσίµου φαίνεται να είναι µία από τις καλύτερες λύσεις για τη δραστική µείωση της ατµοσφαιρικής ρύπανσης. Το υδρογόνο έχει, επίσης, αποδειχθεί µία σωστή λύση για την απαλλαγή από τον άνθρακα στις µεταφορές.
Κορυφαία εταιρεία στις λύσεις φιλτραρίσµατος και στην παραγωγή εναλλακτών θερµότητας για οχήµατα µε κινητήρες εσωτερικής καύσης, υβριδικά και ηλεκτρικά, η UFI Filters αναλύει τα πιθανά µελλοντικά σενάρια που σχετίζονται µε τις διάφορες µορφές ισχύος, από το 2017. Εξετάζει τις νέες προκλήσεις που συνδέονται µε τη χρήση του υδρογόνου στις κυψέλες καυσίµου και τα ζητήµατα που σχετίζονται µε το φιλτράρισµα. Οι µελέτες επικεντρώθηκαν ιδιαίτερα στο φίλτρο αέρα στην κάθοδο των κυψελών καυσίµου, ένα στοιχείο που παίζει θεµελιώδη ρόλο στον καθαρισµό του αέρα που περνά στο σύστηµα. Αυτός ο φιλτραρισµένος αέρας λειτουργεί ως καυστικός παράγοντας µέσα στην κυψέλη, αφού το υπάρχον οξυγόνο αντιδρά µε το υδρογόνο µέσω µίας ηλεκτροχηµικής διαδικασίας που είναι ικανή να παράγει ηλεκτρική ενέργεια.
Για ορισµένες εφαρµογές, εκτός από τα δύο στρώµατα, τα φίλτρα UFI προσφέρουν, επίσης, στοιχεία προδιαχωρισµού για την προκαταρκτική επεξεργασία του αέρα. Σε πολύ σκονισµένες περιοχές, για παράδειγµα, ο αέρας ενδέχεται να περιέχει µεγάλες ποσότητες στερεών σωµατιδίων, τα οποία πρέπει να αφαιρεθούν πριν φτάσουν στο φίλτρο αέρα της καθόδου.
Αποτελεσµατικός καθαρισµός
Πριν φτάσει στον συμπιεστή και στη συνέχεια παραδοθεί στην κυψέλη, ο εισερχόμενος αέρας πρέπει να καθαρίζεται αποτελεσματικά, όχι μόνο για την απομάκρυνση των σωματιδίων, αλλά και για την απαλλαγή από επιβλαβή αέρια, όπως SOx, NOx, H2S, CO, O3 και NH3, μαζί με τις πτητικές οργανικές ενώσεις (VOC), όπως το βενζόλιο και το τολουόλιο.
Αυτά τα επιβλαβή για την κυψέλη καυσίμου αέρια είναι, γενικά, ανθρωπογενείς ενώσεις που προέρχονται από διάφορες δραστηριότητες (προϊόντα παραδοσιακής καύσης και εκείνα που προέρχονται από πετρέλαιο). Η συγκέντρωση αυτών στον αέρα ποικίλλει, ανάλογα με το γεωγραφικό πλαίσιο.
Το φιλτράρισμα του αέρα στις κυψέλες καυσίμου διαδραματίζει ακόμη πιο σημαντικό ρόλο συγκριτικά με τους παραδοσιακούς κινητήρες εσωτερικής καύσης. Γιατί; Μία σειρά από μελέτες που έχουν διεξαχθεί όλα αυτά τα χρόνια δείχνουν ότι ακόμη και οι εξαιρετικά χαμηλές ποσότητες αέριων σωματιδίων μπορούν να μειώσουν δραματικά την απόδοση και τη διάρκεια ζωής μίας κυψέλης. Αυτό οφείλεται σε διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της μόλυνσης του καταλύτη, που έχει καθοριστική σημασία -αυτός πυροδοτεί την αντίδραση που απαιτείται για να μετατραπεί το υδρογόνο και το οξυγόνο σε ηλεκτρική ενέργεια και νερό.
Ο καταλύτης, ένα θεμελιώδες εξάρτημα της κυψέλης καυσίμου, ουσιαστικά αποτελείται από ακριβή πλατίνα (ή άλλα πολύτιμα μέταλλα). Η παρουσία ακαθαρσιών μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την απόδοση και τη λειτουργικότητά του με μη αναστρέψιμα αποτελέσματα και ίσως οδηγήσει σε προοδευτική φθορά, με την πάροδο του χρόνου, επηρεάζοντας τη ζωή της κυψέλης.
Στο κύκλωμα αέρα, ο συμπιεστής είναι, επίσης, ένα βασικό στοιχείο. Αυτό το εξάρτημα είναι πολύ ευαίσθητο σε στερεούς ρύπους, που μπορεί να βλάψουν την απόδοσή του.
Οι κυψέλες χρησιµοποιούν αέρα του περιβάλλοντος, ο οποίος παρέχει το απαραίτητο οξυγόνο για την ενεργοποίηση της ηλεκτροχηµικής αντίδρασης µε το υδρογόνο. Αλλά, όπως γνωρίζουµε, ο αέρας δεν είναι ο ίδιος παντού και τα χαρακτηριστικά του εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες, όπως η θερµοκρασία, το υψόµετρο, η τοπική ρύπανση κλπ. Ως εκ τούτου, η ποιότητα του αέρα και το πού θα χρησιµοποιηθεί στο όχηµα, πρέπει να λαµβάνεται υπόψη κατά την ανάπτυξη ενός φίλτρου αέρα της καθόδου, επειδή µία αποτελεσµατική λύση σε µία περιοχή δεν θα λειτουργήσει απαραίτητα σε µία άλλη.
Εξελιγµένες λύσεις UFI Filters
Το φίλτρο αέρα της καθόδου που αναπτύχθηκε από την UFI Filters και έχει σχεδιαστεί για εφαρμογές OE με κυψέλες καυσίμου έχει διπλή λειτουργία (φιλτράρισμα στερεών σωματιδίων και απορρόφηση αέριων ρύπων) και διαθέτει δύο στρώματα τα οποία περιέχονται σε ένα μόνο κουτί. Το σχήμα και η θέση του μέσα στο όχημα ποικίλλει, σύμφωνα με τις απαιτήσεις του OEM.
Το πρώτο στρώμα λειτουργεί ως φυσικό εμπόδιο. Δηλαδή, διαχωρίζει τα στερεά σωματίδια και η δομή του είναι παρόμοια με αυτό που χρησιμοποιείται στα συστήματα φιλτραρίσματος αέρα του κινητήρα για οχήματα με μοτέρ εσωτερικής καύσης. Κατασκευάζεται με τη χρήση συνθετικών μέσων και διακρίνεται από το γεγονός ότι έχει διαφορετική διάταξη-πάχος, σε σύγκριση με τα παραδοσιακά φίλτρα, παρέχοντας διαφορετικά χαρακτηριστικά συσσώρευσης και χαμηλές απώλειες φορτίου συστήματος. Λειτουργεί για να παγιδεύει όλους τους τύπους σκόνης, συμπεριλαμβανομένων εξαιρετικά λεπτών σωματιδίων, καθώς και σωματιδίων αλατιού. Πράγματι, το αλάτι, που χρησιμοποιείται τον χειμώνα για το ξεπάγωμα των δρόμων και υπάρχει και σε παράκτιες περιοχές, είναι επιβλαβές για την κυψέλη καυσίμου. Η τοποθέτηση του πρώτου στρώματος, εμπρός από το δεύτερο, είναι στρατηγικής σημασίας, καθώς χρησιμεύει για την προστασία του ενεργού άνθρακα στο δεύτερο στρώμα, το οποίο είναι πολύ ευαίσθητο στην παρουσία σωματιδίων που περιορίζουν την ικανότητά του να απορροφά αέρια.
Το δεύτερο στρώμα εξυπηρετεί μία χημική λειτουργία, την απομάκρυνση αέριων ρύπων με προσρόφηση. Είναι κατασκευασμένο από μέσα φιλτραρίσματος με μη υφασμένη δομή (non-woven fabric), η οποία αναμειγνύει διάφορους τύπους ενεργού άνθρακα. Χάρη στην εμπειρία της UFI Filters στην παραγωγή υλικών φίλτρων, οι τύποι από ενεργούς άνθρακες που χρησιμοποιούνται για τη συγκεκριμένη εφαρμογή δεν είναι αυτοί που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά. Για την ακρίβεια, αυτοί έχουν τροποποιηθεί μέσω ειδικών θερμικών επεξεργασιών και χημικών αντιδράσεων με ανόργανα άλατα. Με αυτόν τον τρόπο, εκτός από το ότι έχουν διαφορετικά φυσικά μεγέθη οπών (ως αποτέλεσμα της επιφανειακής επεξεργασίας), οι ενεργοί άνθρακες αποκτούν την ικανότητα να απορροφούν τα αέρια, συνδέοντάς τα μέσω χημικών δεσμών διαφόρων ειδών. Αντίστοιχα, η εταιρεία έχει τη δυνατότητα να προσφέρει μία ποικιλία επιλογών για το ίδιο φίλτρο για μία δεδομένη εφαρμογή.
Ενοποιηµένη τεχνογνωσία
Αυτό που ξεχωρίζει την UFI Filters, όσον αφορά τις καινοτόμες λύσεις φίλτρων αέρα καθόδου που παρέχει, είναι η ενοποιημένη τεχνογνωσία της στα μέσα φιλτραρίσματος, τα οποία εξελίσσονται και παράγονται εσωτερικά. Αυτή η γνώση περιλαμβάνει τόσο τα υλικά που χρησιμοποιούνται για τα μέσα φιλτραρίσματος και την εφαρμογή διαφορετικών γεωμετριών, όσο και τον τρόπο επεξεργασίας των ίδιων των φίλτρων, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση του προϊόντος.
Ορισμένα λειτουργικά πρωτότυπα UFI Filters, που προορίζονται για εφαρμογές OEM σε φορτηγά, λεωφορεία και ελαφρά επαγγελματικά οχήματα παγκοσμίως, δοκιμάζονται, ήδη, σε διάφορες περιοχές του κόσμου και τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε αυτά αναμένεται σύντομα να οριστικοποιηθούν. Η μαζική παραγωγή έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει σε λίγους μήνες.
Η πτυχή είναι ένα παράδειγµα αυτού: η απόδοση που προσφέρει ένα πτυχωτό φίλτρο είναι στενά συνδεδεµένη µε τον τρόπο δηµιουργίας των ίδιων των πτυχώσεων. Στην UFI Filters, ένα εξαιρετικά εξειδικευµένο τµήµα είναι αφοσιωµένο στην έρευνα και την εύρεση των βέλτιστων παραµέτρων, οι οποίες στη συνέχεια µεταβιβάζονται στις διάφορες παγκόσµιες εγκαταστάσεις της εταιρείας, για να διασφαλιστεί ότι επιτυγχάνονται τα ίδια υψηλά επίπεδα απόδοσης σε όλους τους τοµείς.
