Los sistemas de pilas de combustible (FC, fuel cells) basados en H2 son una solución prometedora para propulsar aeronaves sin emitir CO2 o NOx y, por lo tanto, tienen el potencial de reducir considerablemente las emisiones de la aviación y allanar el camino hacia su neutralidad climática. Integrados en aeronaves, las pilas de combustible pueden proporcionar energía propulsora y no propulsora sin emisiones contaminantes, con emisiones reducidas de ruido y una eficiencia energética atractiva.
La tecnología de membrana de intercambio de protones a baja temperatura (LT-PEM, low temperature proton-exchange membrane) (incluido el ensamblaje electrodo-membrana – MEA, membrane-electrode assembly), surgida de la industria automotriz, es de gran interés para la aviación, pero deben resolverse algunos aspectos respecto a la gestión térmica. Trabajando por debajo de 100 °C, presentan una densidad energética atractiva, pero son incompatibles con el entorno de la aeronave debido a la escasa disipación del calor. Además, las FC de alta temperatura actuales, que funcionan a alrededor de 160 °C, no tienen el nivel de rendimiento esperado para la aviación, a pesar de su buena disipación de calor. Por tanto, el desarrollo de un MEA de nueva generación, que funcione a una temperatura superior a 120 °C y con un rendimiento equivalente al LT-PEM MEA actual, es la clave para desbloquear las aplicaciones de las FC en aviación.
NIMPHEA tiene como objetivo el desarrollo, a partir del mismo y/o la optimización de sus componentes (catalizador, membrana y capa de difusión de gases), un HT MEA de nueva generación compatible con el entorno y los requisitos de las aeronaves, considerando un tamaño del sistema de 1,5 MW y contribuyendo a objetivos de mayor nivel: una densidad de p 1,25 W/cm² a una temperatura nominal de funcionamiento comprendida entre 160 °C y 200 °C. El proceso de ensamblaje y el escalado de la síntesis de los componentes del MEA se evaluará, identificando los parámetros del proceso y se mejorará aplicando un proceso iterativo con pruebas del MEA a escala de laboratorio. Esta tecnología MEA disruptiva se validará finalmente en un prototipo a escala representativa (165-180 cm²) incorporado en una sola celda. Simultáneamente, se realizarán análisis ambiental y del coste de ciclo de vida evaluación de ecoeficiencia y análisis de riesgos intrínsecos para validar el desarrollo de MEA. Finalmente, se realizará una evaluación de TRL para validar el TRL4.
Sitio Web del proyecto: http://nimphea.eu/
Participantes: SAFRAN SA (Coordinador) (Francia); ADVANCED ENERGY TECHNOLOGIES AE EREUNAS & ANAPTYXIS YLIKON & PROIONTONANANEOSIMON PIGON ENERGEIAS & SYNAFON SYMVOULEFTIKON Y PIRESION (Grecia); COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES (France); FRAUNHOFER GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER ANGEWANDTEN FORSCHUNG EV (Alemania); CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS (Francia); UNIVERSITE DE STRASBOURG (tercera -parte) (Francia); IMDEA Energy Institute (España).
Entidad financiadora/programa: HORIZON 2.5.- Climate, Energy and Mobility
Convocatoria: HORIZON-JTI-CLEANH2-2022-1
Tipo de acción: RIA – Research and Innovation action
Periodo de realización: 01/01/2023 – 31/12/2026
Investigador principal: Javier Dufour
