Plásticos de Basf para motores de pila de combustible
20/11/2020
Nuvera Fuel Cells utiliza la poliftalamida (PPA) Ultramid Advanced N de Basf en varios componentes de su nuevo motor de pila de combustible de 45kW.
La firma estadounidense Nuvera Fuel Cells, especializada en la fabricación de motores de cero emisiones y alto rendimiento, utiliza la poliftalamida (PPA) Ultramid Advanced N de Basf para producir varios componentes de sus nuevos motores de pila de combustible de 45 kW.
Esta previsto que, en los próximos tres años, estos motores se incorporen a autobuses urbanos y vehículos de reparto en China.
Los componentes de los motores de pila de combustible, como colectores, carcasas de termostatos, válvulas de control, inyectores y tubos de escape, requieren una serie de propiedades estables del material con el que están fabricados para diversas temperaturas.
Buenas propiedades del material Ultramid Advanced N3HG6
En este sentido, Ultramid Advanced N3HG6 de Basf muestra una excelente resistencia térmica y a los productos químicos; unas propiedades mecánicas excepcionales; alta resistencia al impacto; buena estabilidad dimensional y un rendimiento estable a largo plazo.
Además, como algunos de los componentes de estos motores se exponen a entornos con agua fría, aire e hidrógeno, el compuesto de PPA basado en PA9T combina una excelente resistencia a los productos químicos. Asimismo, cumple los requisitos de pureza para aplicaciones sensibles en pilas de combustible y dispositivos electrónicos.
De esta manera, el material de Basf ha permitido a Nuvera encontrar una solución ligera, válida para sustituir el aluminio fundido de algunas piezas y tubos del motor por plástico de alto rendimiento capaz de resistir altas temperaturas. Ello facilita la adaptación de los motores de pila de combustible para su fabricación a gran escala, conservando su rendimiento y su seguridad.
En este caso, Ultramid Advanced N3HG6 proporciona la seguridad y la calidad que exigen las piezas del motor: excelente grado de rigidez y resistencia, dureza y buenos niveles de desgaste y fricción.
Resultados demostrados
La validez del material ha quedado demostrada mediante numerosas pruebas. Así por ejemplo, ensayos realizados en aplicaciones de refrigeración han dejado patente que el material puede resistir una temperatura de uso continuo de 105°C durante 10.000 a 20.000 horas; en una mezcla de etilenglicol, agua e hidrógeno.
Igualmente, la PPA de Basf también permite una permeabilidad muy baja de combustible y gas, así como una baja volatilidad, evitando de este modo la corrosión o la incrustación en el sistema del motor.
Según Gus Block, Director de Marketing y Relaciones Públicas de Nuvera Fuel Cells, gracias a la PPA de Basf y a su know-how sobre la aplicación y sus servicios técnicos a medida, hemos logrado reducir el coste por unidad respecto a las soluciones de metal y lo hemos comercializado en el plazo previsto.
Para Block, lo que más les impresionó fue la velocidad y la efectividad de Basf para asesorarles en el diseño de algunas piezas críticas; como las tapas de los colectores, en una primera fase.
Exigencias elevadas
El motor de pila de combustible Nuvera E-45 puede impulsar vehículos de tamaño mediano y grande; como autobuses, camiones y furgonetas de reparto, así como camiones industriales y otros vehículos pesados.
Las exigencias eran especialmente elevadas por el uso continuo a altas temperaturas; mucho más de lo que suelen ofrecer los plásticos convencionales, explica Jim Peet, Director de Desarrollo del Negocio para PPA de Basf; quien añade: Gracias a nuestra experiencia en componentes de plástico para automoción, a nuestro CAE Ultrasim y a nuestro extenso catálogo de poliftalamidas; podemos suministrar el material apropiado para las piezas de la pila de combustible. Esto nos ha permitido ayudar a Nuvera a desarrollar estas nuevas aplicaciones tan complejas con un rendimiento óptimo para una de las tecnologías clave del futuro.
Uno de los servicios proporcionados por Basf fue la optimización del diseño con su herramienta de simulación Ultrasim. Así, por ejemplo, para el colector se llevó a cabo un análisis del llenado y el alabeo. Dicho análisis demostró que no se produjeron fugas tras la primera optimización de los parámetros y ello agilizó considerablemente el desarrollo del colector.
Durante el análisis del llenado, Basf y Nuvera analizaron aspectos como las líneas de soldadura, el sellado y mejoras en la estructura.
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