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Tailored Centrifugal Turbomachinery for Electric Fuel Cell TurbochargerTurbomaquinaria centrífuga a medida para turbocompresores de pilas de combustible eléctricas

Resumen

La tecnología de las pilas de combustible de hidrógeno se identifica como una opción para permitir una propulsión vehicular eficiente con el menor impacto medioambiental en el camino hacia una sociedad libre de carbono. Desde hace más de 20 años, IHI suministra sistemas de carga para aplicaciones estacionarias de pilas de combustible y desde 2004 para aplicaciones móviles de pilas de combustible. La densidad de potencia de las pilas de combustible aumenta sustancialmente si el sistema está presurizado. Sin embargo, se ha demostrado que los contaminantes de los componentes del sistema de pilas de combustible, como materiales estructurales, lubricantes, adhesivos, sellantes y mangueras, afectan al rendimiento y la durabilidad de las pilas de combustible. Por lo tanto, el sistema de carga que aumenta la presión y la densidad de potencia de las pilas debe estar inevitablemente exento de aceite. Por esta razón, se aplican cojinetes de gas para soportar el rotor de un turbocompresor de pilas de combustible. Además, consta de una turbina, un compresor y, en el mismo eje, un motor eléctrico. La turbina utiliza la energía de escape de la chimenea para apoyar el compresor y, por tanto, reducir la potencia eléctrica necesaria del sistema de suministro de aire. El documento presentado ofrece una visión general de la tecnología de turbocompresores de pilas de combustible. Las investigaciones detalladas sobre el rendimiento muestran que un compresor de una etapa con turbina es más eficiente que un sistema de compresor de dos etapas con intercooler. La turbina puede proporcionar más del 30% de la potencia de compresión necesaria. Por lo tanto, aumenta sustancialmente la eficiencia del sistema. También se demuestra que un diseño de turbina de geometría fija es apropiado para la mayoría de las aplicaciones. El compresor es de tipo de baja velocidad específica con un difusor sin van. Está optimizado para las condiciones de funcionamiento de los sistemas de pilas de combustible, que suelen requerir relaciones de presión del orden de 3,0.

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