Los UAVs
(Unmanned Aerial Vehicles) o aviones no tripulados tienen, además de un
uso militar, diversas aplicaciones civiles y científicas, como la lucha
contra los incendios, la vigilancia de redes de comunicaciones o la
conservación del medio ambiente.
INNOVAticias.
Investigadores
de Ingeniería de la Energía de la CEU-UCH, 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 (Mediterránea de
Aviación S.L.), trabajan en el diseño de un nuevo concepto de pila de
combustible, alimentada por hidrógeno y ultraligera, para su uso en los
aviones no tripulados (UAV) de menos de 30 kilos de peso. Esta nueva
pila de combustible polimérica 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 UAV de menor tamaño mejorar la altitud y autonomía
de vuelo, ampliando así sus posibilidades de uso, especialmente en el
ámbito científico y medioambiental.
Los UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) o aviones no tripulados tienen,
además de un uso militar, diversas aplicaciones civiles y científicas,
como la lucha contra los incendios, la vigilancia de redes de
comunicaciones o la conservación del medio ambiente.
Los UAVs más conocidos, como el Global Hawk o el MQ-1 Predator, han
sido desarrollados para aplicaciones militares de comunicación y
combate, por lo que incorporan sistemas de propulsión de gran tamaño y
tienen gran capacidad de carga de combustible. Los investigadores de la
CEU-UCH, el LIFTEC y Medavia trabajan en el diseño de UAVs mucho más
pequeños y ligeros, que no superan los 30 kilos de peso y que utilizan
el hidrógeno como combustible.
El desarrollo del proyecto se enmarca en la optimización de los UAVs
que la empresa Medavia ha desarrollado, con tecnología propia para su
propulsión: un desarrollo de 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. Debido al bajo peso de estos UAV, no se les puede
incorporar un turbocompresor como en el caso de los de mayor tamaño. Por
tanto, para aumentar las cotas de vuelo y prolongar su autonomía, se
hace necesario desarrollar un sistema de propulsión ligero e
independiente de la presión y la concentración de oxígeno atmosférico.
Pila ultraligera Este equipo investigador desarrolla para estos
UAVs ligeros una planta propulsora 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 la literatura inglesa) permitirá a la pila ultraligera diseñada
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, así como 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. Equipo investigador
Este proyecto es liderado por el Laboratorio de Investigación en
Fluidodinámica y Tecnologías de la Combustión (LIFTEC), ubicado en
Zaragoza, un instituto mixto del CSIC y la Universidad de Zaragoza.
Los investigadores de la CEU-UCH que colaboran en este proyecto son
Fernando Sánchez, Jordi Renau, José Miralles y Alberto Giménez, miembros
del Grupo de Investigación y Desarrollo de Tecnologías en Aplicaciones
Energéticas TEC-ENER, una de cuyas líneas de investigación, la “TecH2”,
se dedica a la optimización energética y control de pilas de combustible
que emplean hidrógeno como combustible.
Esta tecnología ya ha sido aplicada por el equipo de la CEU-UCH al
coche eléctrico con motor de hidrógeno IDEA CEU Car, tercero este 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.
En esta última prueba 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 y Competitividad, hasta 2015 (Ref. ENE2012-38642-C02-01).
Los primeros resultados de este proyecto han sido presentados este
año en Hyceltec 2013 - IV Iberian Symposium on Hydrogen, Fuel Cells and
Advanced Batteries, celebrado en Estoril (Portugal), del 26 al 28 de
junio de 2013, donde se obtuvo el Premio al Mejor Poster, así como en el
Primer Congreso Nacional de I+D en Defensa y Seguridad, celebrado en
Madrid los días 6 y 7 de noviembre de 2013.
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