Los vehículos eléctricos (EV) han ganado recientemente una gran atención en el cambiante panorama del transporte.

Según las últimas estadísticas, se estima que se venderán 14 millones de vehículos eléctricos en 2023, lo que refleja un aumento interanual del 35%.¹ Vehículos eléctricos de pila de combustible También han atraído la atención de los principales actores de la industria automotriz, incluidos Toyota, Honda y BMW.^2,3,4

Sin embargo, la fabricación de vehículos eléctricos de pila de combustible plantea importantes desafíos. Su reputación de ser limpios y ecológicos, un remedio para nuestro pasado contaminado, se gana con esfuerzo.

Este artículo detallará los diversos componentes internos de un vehículo eléctrico de pila de combustible, que deben mantener diferentes presiones para garantizar un rendimiento y una seguridad óptimos. Los sensores de presión, situados entre estos componentes, desempeñan un papel crucial en la monitorización del sistema.

 

 

 

 

 

Comprender las pilas de combustible de hidrógeno

Las pilas de combustible de hidrógeno representan una tecnología pionera en energía sostenible. Estas células aprovechan el poder del hidrógeno, combinándolo con el oxígeno del aire para producir electricidad, con solo vapor de agua como emisión.

Actualmente, el uso del hidrógeno como vector energético se destina principalmente a vehículos de carretera. En junio de 2021, más de 40,000 vehículos eléctricos de pila de combustible estaban operativos en todo el mundo, y casi el 90 % se concentraba en cuatro países: Japón, Corea, China y Estados Unidos.⁵

Se espera que crezca la utilización de pilas de combustible de hidrógeno, con CEM H2I liderando los esfuerzos para promover las tecnologías de pilas de combustible en todo el mundo a través de la colaboración con gobiernos y socios.⁶

El papel vital de descomprimir el hidrógeno

En un vehículo eléctrico típico de pila de combustible de hidrógeno, el hidrógeno se almacena en un recipiente de alta presión. Sin embargo, debido a que la pila de pilas de combustible funciona de manera óptima a una presión significativamente más baja, es necesario un procedimiento de descompresión para cerrar la brecha entre el tanque de hidrógeno de alta presión y la pila de pilas de combustible.

La descompresión del hidrógeno es crucial para que la pila de combustible funcione eficazmente.⁷ El hidrógeno, al ser la partícula más pequeña, no afecta la función absoluta del TRVC, lo que hace que el sellado radial sea crítico en el diseño debido al TRVC y la geometría del tapón.

Importancia de los sistemas de gestión del calor en los vehículos eléctricos

La gestión del calor, como los sistemas de refrigeración eficientes, desempeña un papel clave en el rendimiento y la vida útil de las pilas de combustible.⁸

Asegurarse de que el calor se disipe de manera efectiva es esencial para mantener las piezas críticas como la batería y los sistemas electrónicos dentro de los límites de temperatura requeridos. En el caso de las baterías, esto suele significar el uso de un sistema de gestión térmica de baterías (BTMS) exclusivo.

Mantener la presión adecuada en los sistemas de refrigeración específicos de cada vehículo eléctrico es vital para evitar fugas de refrigerante y posibles daños a los componentes.⁹

Importancia de los sensores de presión en la tecnología de pilas de combustible

La medición precisa de la presión es esencial durante la generación de energía y la gestión del calor. Se necesitan sensores de presión precisos para monitorear el flujo de gas en las tuberías y mantener niveles adecuados de refrigerante en el sistema de enfriamiento.

Los sensores enfrentan desafíos en entornos hostiles con sustancias corrosivas, cambios de temperatura y fluctuaciones de alta presión. Por lo tanto, los sensores de presión implementados en estos entornos deben diseñarse para soportar condiciones duras.

Presentamos la serie TRVF de sensores de presión de Merit Sensor

Merit Sensor, un jugador destacado en sensores de presión piezoresistivos, diseñó la serie TRVF para satisfacer las necesidades de la industria. Estos sensores se integran perfectamente en los circuitos de refrigerante y suministro de hidrógeno de los sistemas de pila de combustible, lo que garantiza una estabilidad de primer nivel.

Capaz de soportar temperaturas de -40 °C a 150 °C, la serie TRVF cuenta con una durabilidad excepcional gracias a su trío de materiales: silicio, vidrio y cerámica. Estos sensores están diseñados para soportar las duras condiciones dentro de los entornos de pilas de combustible.

Los materiales antes mencionados también garantizan la compatibilidad con diversos líquidos, vapores y gases, desde combustible hasta agua, lo que garantiza longevidad y confiabilidad en entornos operativos desafiantes.

La serie TRVF, que cubre un rango de presión de 2 a 15 bar, ofrece mediciones precisas y una salida de voltaje analógica precisa, lo que permite un monitoreo efectivo de las presiones de gas y líquido para optimizar la generación de energía y mejorar los procesos de gestión del calor.¹⁰

El gráfico ilustra los resultados de estabilidad de la serie TRVF medidos a 150 °C durante 1300 horas.

Fiabilidad mejorada en mediciones del circuito de refrigerante

Los sensores TRVF han sido diseñados para recopilar mediciones de presión desde su superficie posterior. Esto se logra sellando herméticamente la matriz de silicio MEMS encima de un puerto cerámico, asegurando que el medio solo toque los materiales humedecidos deseados.

Esta funcionalidad permite que el sensor proporcione lecturas confiables de manera constante dentro del sistema de refrigerante, lo que garantiza un control eficiente del refrigerante y contribuye a la efectividad y el rendimiento generales del sistema de celda de combustible.¹⁰

Medido bajo presión: al servicio de la tecnología de pilas de combustible con la serie TRVF

La introducción de Merit Sensor Serie TRVF Marca un avance significativo en la tecnología de pilas de combustible, ya que aborda la necesidad crucial de sensores duraderos y precisos capaces de soportar las duras condiciones dentro de los sistemas de pilas de combustible.
Con su construcción robusta y rendimiento confiable, la serie TRVF está posicionada para tener un impacto significativo en el impulso del avance de soluciones de energía y transporte sustentables, estableciendo un nuevo estándar de excelencia en tecnología de detección para entornos hostiles de celdas de combustible.

Referencias y lecturas adicionales

1. AIE. Perspectiva global de vehículos eléctricos 2023: resumen ejecutivo. Disponible en: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2023/executive-summary (Consultado el 31 de agosto de 2023).
2. Toyota. Toyota lanza el nuevo Mirai. Disponible en: https://global.toyota/en/newsroom/toyota/33558148.html (Consultado el 31 de agosto de 2023).
3. honda. Honda comenzará la producción estadounidense de vehículos eléctricos de pila de combustible en 2024. Disponible en: https://hondanews.com/en-US/releases/honda-to-begin-us-production-of-fuel cell-electric-vehicles-in-2024 (Consultado el 31 de agosto de 2023).
4. BMW. BMW Group lleva los coches de hidrógeno a las carreteras: se lanza la flota piloto BMW iX5 Hydrogen. Disponible en: https://www.press.bmwgroup.com/global/article/detail/T0408839EN/bmw-group-brings-hydrogen-cars-to-the-road:-bmw-ix5-hydrogen-pilot-fleet-launches?language=en (Consultado el 31 de agosto de 2023).
5. IRENA. Hidrógeno: descripción general. Disponible en: https://www.irena.org/Energy-Transition/Technology/Hydrogen (Consultado el 31 de agosto de 2023).
6. AIE. Iniciativa de Hidrógeno de la CEM. Disponible en: https://www.iea.org/programmes/cem-hydrogen-initiative (Consultado el 31 de agosto de 2023).
7. Qian, JY., et al. (2019) Análisis de descompresión de hidrógeno mediante válvulas Tesla multietapa para pila de combustible de hidrógeno. Revista Internacional de Energía del Hidrógeno. doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.235.
8. Ahn, JW., et al. (2008) Controles de refrigerante de un sistema de pila de combustible PEM. Revista de fuentes de energía. doi.org/10.1016/j.jpowsour.2007.12.066
9. Profesionales del servicio de vehículos. Servicio de sistemas de refrigeración híbridos y EV. Disponible en: https://www.vehicleservicepros.com/service-repair/battery-and-electrical/article/21197978/hybrid-and-ev-cooling-system-service (Consultado el 31 de agosto de 2023).
10. Sensor de mérito. Serie TRVF: ¡Disponible ahora! Disponible en: https://meritsensor.com/products/trvf-series/ (Consultado el 31 de agosto de 2023).

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