26/11/2013 - Nouvelle pile de combustible polyaméricain pour drones

Menéame

Enquêteurs Ingénierie de l’énergie de la CEU-UCH, en collaboration avec Laboratoire de recherche en Fluidodynamique et Technologies de la Combustion (LIFTEC) - Institut mixte du CSIC et de l’Université de Saragosse - et l’entreprise aéronautique alicantine Medavia (Méditerranée de l’aviation S.L.), travaillent à la conception d’un nouveau concept de pile de combustible, alimentée par l’hydrogène et ultra-légère, pour l’utilisation dans les avions sans pilote (UAV) moins de 30 kilos.

Cette nouvelle pile de combustible polyaméricain Il intègre de nouveaux matériaux tels que les alliages de magnésium pour les plaques bipolaires en remplacement de celles d’aluminium, ce qui en fait 40% plus légers, ainsi que des systèmes membranes électrodes à haute température. Cette réduction du poids permettra aux UAV plus petits d’améliorer l’altitude et l’autonomie de vol, ce qui élargira leurs possibilités d’utilisation, notamment dans le domaine scientifique et environnemental.

Los UAVs (Unmanned < < Vehicles> >) ou d’avions sans pilote ont, outre un usage militaire, diverses applications civiles et scientifiques, telles que la lutte contre l ’, la surveillance des réseaux de communication ou la préservation de l’environnement. Les UAV les plus connus, tels que le Global Hawk ou le MQ-1 Predator, ont été développés pour des applications militaires de communication et de combat, ce qui les a conduits à des systèmes de propulsion de grande taille et à une grande capacité de charge de carburant. Les chercheurs de la CEU-UCH, du LIFTEC et de Medavia travaillent à la conception d’UAVs beaucoup plus petits et légers, qui ne dépassent pas 30 kilos de poids et qui utilisent l’hydrogène comme combustible.

Le développement du projet s’inscrit dans l’optimisation des UAV que l’entreprise Medavia a développé, avec sa propre technologie pour sa propulsion: un développement de moteur hybride (à combustion interne et électrique), capable d’utiliser différents combustibles, avec une grande efficacité de consommation, mais avec le problème de la perte de puissance à des altitudes élevées. En raison du faible poids de ces UAV, on ne peut pas leur incorporer un turbocompresseur comme dans le cas des plus grands. Il est donc nécessaire de développer un système de propulsion léger et indépendant de la pression et de la concentration d’oxygène atmosphérique afin d’augmenter les cotes de vol et de prolonger leur autonomie.
 

Pile ultra-légère

Cet équipement de recherche développe pour ces UAVs légers une usine propulseuse par pile de combustible, où le combustible (hydrogène) et le "comburant" (oxygène) sont embarqués. Une plus grande efficacité de la quantité de carburant nécessaire permet d’atteindre des niveaux plus élevés de hauteur et de plus grandes autonomies de vol.

D’autre part, l’utilisation de systèmes à membrane d’électrodes (MEAs selon la littérature anglaise) permettra à la pile ultralégère conçue de fonctionner à plus de 150°C. Cela facilitera la gestion de l’eau produite par réaction chimique dans les céphalopodes, car elle sera éliminée sous forme de vapeur, et simplifiera le système de refroidissement de la pile. En outre, l’utilisation d’alliages de magnésium pour les plaques bipolaires est associée à la recherche de nouveaux revêtements pour leur protection contre la corrosion et de nouvelles formes d’usinage, afin de pouvoir industrieliser à grande échelle leur production.
 

Matériel d’enquête

Ce projet est dirigé par le Laboratoire de recherche sur la Fluidodynamique et les Technologies de la Combustion (LIFTEC), situé à Zaragoza, un institut mixte du CSIC et de l’Université de Saragosse. Les chercheurs de la CEU-UCH qui collaborent à ce projet sont Fernando Sánchez, Jordi Renau, José Miralles et Alberto Giménez, membres du Groupe de recherche et de développement technologique sur les applications énergétiques TEC-ENER, dont l’une des lignes de recherche, la "TecH2," est consacrée à l’optimisation énergétique et au contrôle des piles à combustible utilisant l’hydrogène comme combustible.

Cette technologie a déjà été appliquée par l’équipe de la CEU-UCH à la voiture électrique à moteur à hydrogène IDEA CEU Car, troisième en mai dans la compétition européenne la plus importante en efficacité énergétique, Shell Ecomarathon, où elle a été mesurée avec 224 prototypes de 24 pays. Lors de cette dernière épreuve, il a réussi à battre le record de l’Espagne, parcourant 8 386 kilomètres avec l’énergie équivalente à un litre d’essence, le seul prototype espagnol pouvant combiner trois énergies propres: l’hydrogène, les batteries au polymère au lithium et l’énergie solaire, par une plaque photovoltaïques intégrée dans le châssis.

Le projet de recherche, intitulé "Conception et fabrication d’une pile PEM ultralégère de moyenne puissance pour unité d’énergie d’un UAV," est financé par le Plan national de R & D+i du Ministère de l’économie et de la compétitivité jusqu'en 2015 (réf. ENE2012-38642-C02-01). Les premiers résultats de ce projet ont été présentés cette année à Hyceltec 2013 - IV Iberian Symposium on Hydrogen, Fuel Cells and Advanced Batteries, tenu à Estoril (Portugal) du 26 au 28 juin 2013, où a été remporté le Prix du Meilleur Poster, ainsi que lors du premier Congrès national de R & D sur la Défense et la Sécurité, tenu à Madrid les 6 et 7 novembre 2013.

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CEU-UCH / DICYT

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