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Investigadores españoles diseñan una pila de combustible ultraligera para drones

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Investigadores de la CEU-UCH de Valencia, en colaboración con el Laboratorio de Investigación en Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC)–instituto mixto del CSIC y la Universidad de Zaragoza– y la empresa aeronáutica alicantina Medavia trabajan en el desarrollo de una pila de combustible, alimentada por hidrógeno y ultraligera, para su uso en aviones no tripulados (UAV) que pesen menos de 30 kg.  Con ello pretenden que estos aparatos, más conocidos como drones, puedan alcanzar mayor altitud y prolonguen su autonomía de vuelo. 
Investigadores españoles diseñan una pila de combustible ultraligera para drones

La universidad CEU-UCH informa en su página web que se trata de una pila de combustible polimérica  que incorpora nuevos materiales, como las aleaciones de magnesio para las placas bipolares en sustitución de las de aluminio, lo que las convierte en un 40% más ligeras, así como sistemas membrana electrodos de alta temperatura. Esta reducción en el peso permitirá a los drones de menor tamaño mejorar la altitud y autonomía de vuelo, ampliando así sus posibilidades de uso.

Los UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) más conocidos, como el Global Hawk o el MQ-1 Predator, han sido desarrollados para aplicaciones militares de comunicación y combate, por lo que llevan sistemas de propulsión de gran tamaño y tienen gran capacidad de carga de combustible.  Sin embargo, los drones también pueden resultar muy apropiados para fines civiles. Por ejemplo, en la lucha contra los incendios, la vigilancia de redes de comunicaciones o la conservación del medio ambiente.

Limpia y muy eficiente
El desarrollo de este proyecto se enmarca en la optimización de los UAVs que la empresa Medavia ha desarrollado, con tecnología propia. para la propulsión de estos aparatos y que consiste en un motor híbrido (de combustión interna y eléctrico), capaz de utilizar diferentes combustibles, con alta eficiencia de consumo, pero con el problema de la pérdida de potencia en altitudes elevadas.

Para solventar este problema, y dado que los drones de bajo peso no pueden incorporar un turbocompresor, los investigadores apostaron por el desarrollo de un sistema de propulsión ligero e independiente de la presión y la concentración de oxígeno atmosférico. El resultado es una planta propulsada por pila de combustible, donde se embarca tanto el combustible (hidrógeno) como el “comburente” (oxígeno). Al lograr una mayor eficiencia en la cantidad de combustible necesaria, se pueden alcanzar mayores cotas de altura y autonomías de vuelo superiores

Por otro lado, el uso de sistemas de membrana de electrodos (MEAs según sus siglas en inglés) permitirá a la pila funcionar a más de 150°C. Esto facilitará el manejo del agua generada por reacción química en los cátodos porque se eliminará en forma de vapor, y simplificará el sistema de refrigeración de la pila.

Además, el uso de aleaciones de magnesio para las placas bipolares lleva asociada la investigación de nuevos recubrimientos para su protección contra la corrosión y nuevas formas de mecanizado, con el objetivo de poder industrializar a gran escala su producción.

Tecnología ganadora
Esta tecnología ya ha sido aplicada por el equipo de la CEU-UCH al coche eléctrico con motor de hidrógeno IDEA CEU Car, que quedó tercero e el pasado mes de mayo en la competición europea más importante en eficiencia energética, la Shell Ecomarathon, en la que se midió con 224 prototipos de 24 países.

El vehículo  logró batir el récord de España, recorriendo 8.386 kilómetros con la energía equivalente a un litro de gasolina, siendo el único prototipo español capaz de combinar tres energías limpias: el hidrógeno, las baterías de polímero de litio y la energía solar, mediante una placa fotovoltaica integrada en el chasis.

El proyecto de investigación, titulado “Diseño y fabricación de una pila PEM ultraligera de mediana potencia para unidad de energía de un UAV”, cuenta con financiación del Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía, hasta 2015.

 

 

 

 

 

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