Yakıt hücreli motorlar için e-kompresörlerde ve e-turbolarda yenilikler

Ticari mobilitede yenilik sürdürülebilir ulaşımı yönlendiren bir yeniliktir. Akülü elektrikli araçlar (BEV'ler) ve yakıt hücreli elektrikli araçlar (FCEV'ler) gibi teknolojiler ilerledikçe verimliliği, gücü, maliyeti ve dayanıklılığı dengeleyen optimize edilmiş bileşenlere olan talep artar.

Cummins'in sıfır emisyonlu iş segmenti olan Cummins'in Accelera™ by Cummins ile birlikte, dünyanın en çok çalışan endüstrilerini dekarbonize etmek için sıfır emisyonlu teknolojileri tedarik etme ve entegre etme konusunda ön saflarda yer almaktadır. Cummins, ulaşım ve ağır hizmet operasyonları için yenilikçi teknolojiler konusunda Accelera™ ile aktif olarak çalışmaktadır.

Yakıt hücreli motorlarda e-kompresörlere karşı e-turbolar
E-kompresörler ve e-turbolar, motoru güçlendiren kimyasal reaksiyonlar için havayı sıkıştırarak yakıt hücreli motorlarda hayati roller oynar. Bu süreç güç yoğunluğu ve verimliliği artırır. Cummins şu anda entegre aktarma sistemi çözümünün bir parçası olarak e-kompresörleri entegre etmeye çalışıyor ve her uygulama için doğru çözümleri sağlamak için e-turbolarda yenilik yapmaya devam ediyor.

E-Kompresörler: Elektrikli kompresörler veya e-kompresörler doğrudan elektrikle desteklenir. Yakıt hücreli motorlarda e-kompresörler, havayı sıkıştırarak ve yakıt hücresi motorunun katotuna göndererek anında basınçlı hava akışı sağlar. E-kompresörü sürmek için gereken elektrik yakıt hücresinden alınır ve bu da e-kompresörü sistemdeki en büyük parazitik yük haline getirir. Bununla birlikte, hava girişi basınçlanarak daha yüksek yakıt hücresi güç yoğunluğu ve verimliliği elde edilebilir.

E-Turbolar: Elektrikli turboşarjlar veya e-turbolar ise e-kompresörlerin işlevselliğini bir türbinle bir araya getirir. Bir e-kompresör, motora güç sağlamak ve basınçlı hava sağlamak için yakıt hücresi motorunun elektrik kaynağına dayanırken, bir e-turbo, elektrik motoruna yardımcı olacak bir türbin ekler. Bu, atık enerjinin bir kısmını geri kazanarak yakıt hücresi motorundaki parazit yükünü azaltır ve böylece sistem verimliliğini daha da artırır.

Özetle, e-kompresörler ve e-turbolar arasındaki kritik fark, çalışmalarında ve yakıt hücreli motor performansı üzerindeki etkisinde yatmaktadır. E-kompresörler daha basit bir çözüm sağlayarak düşük basınçlı üfleyicilere göre anında performans iyileştirmesi için idealdir. Ancak e-turbolar, tasarımı ve entegresi daha karmaşıktır, ancak bir e-kompresöre göre sistem verimliliğini daha da artırır.

Diğer bir önemli konsept, son teknoloji yakıt hücreli motor hava besleme teknolojisi olan iki fazlı e-kompresörlerdir. İç Yanmalı Motor (ICE) uygulamalarında, iki fazlı kompresyon, birden fazla kompresörde kompresyonu bileşikleyerek basınç oranını artırır. Yakıt hücreli motorlarda birincil amacı, belirli bir aerodinamik güç talebi için rotor hızını düşürmek ve motor gereksinimlerini basitleştirmektir. İkincil bir avantaj, sistemdeki itme yükünü dengelemektir. Bu, kompresör tekerleklerinin motor milinin her bir ucuna yerleştirilmesiyle elde edilir, bu da net itme yükünü azaltır ve rulman tasarımını basitleştirir.

Avantajları göz önüne alındığında, e-turbolar neden mevcut tercih edilen mimari değildir?
E-turbolar, aksi takdirde boşa harcanan egzoz gazlarından gelen enerjiyi kullanır ve bu da yakıt hücresi performansını artırmak için önemli bir potansiyel sunar. Bununla birlikte, bazı zorlukların üstesinden gelinmelidir. Bunları ayrıntılı olarak inceleyelim:

İtme Yükleme Zorluğu
E-turbolar için önemli bir teknik zorluk, turboşarjın ekseni boyunca gücü olan itme yüklemesini yönetmektir. Aşınmayı önlemek için bu kuvvet dengelenmelidir. Simetrik tasarımıyla iki fazlı e-kompresörler, bu kuvvetleri daha etkili bir şekilde ele alır. Bununla birlikte, yenilikçi mühendislik bu sorunu e-turbolarda da ele alabilir.

Yüksek Hızlı Motor Teknolojisi Sınırlamaları
E-turbolar, özellikle en yüksek güçte ve yüksek rakımlarda yüksek hızlı motorları sınırlarına zorlar. Daha yüksek güç çıkışı, aerodinamik verimliliği azaltan daha düşük hızlar gerektirir. Hedef hızları korurken gücü en üst düzeye çıkarmak için gelişmiş mühendislik gereklidir.

Korozyon ve Erozyon Endişeleri
Yakıt hücreli motorlar egzozlarında neme sahiptir ve bu da geleneksel İçten Yanmalı Motorların (ICE) aksine turboşarj parçalarında korozyona ve erozyona neden olabilir. E-turboların bu koşullarda güvenilir şekilde performans göstermesini sağlamak için dayanıklı malzemeler gereklidir. Ancak bu sorun e-kompresörleri etkilemez.

E-turbolar nasıl gelişecek?
Bu zorluklara rağmen, e-turbolar yakıt hücreli motorlar için büyük potansiyel gösteriyor. Verimliliği ve güç yoğunluğunı artırma yetenekleri, onları gelecekteki temiz enerji çözümleri için güçlü bir aday haline getirir. Bu zorluklar çözülürken, e-turbolar tercih edilen hava işleme mimarisi haline gelecek ve yakıt hücreli motor hava beslemesi için başka bir yenilikçi teknolojiyi temsil edecektir.

Cummins'in bileşenleri işi, ağır hizmet taşımacılığı için daha uzun aralıklara ve sağlam performansa odaklanarak yakıt hücresi teknolojisini ilerletmek için Accelera ile işbirliği yapar. Cummins, sorunsuz bileşen entegrasyonu ile motorlardan akslara kadar eksiksiz sistemler sunan yenilikçi, entegre aktarma sistemi çözümleri de sunar. Bu yaklaşım, müşterileri güvenilir, yüksek performanslı seçeneklerle güçlendirirken sürdürülebilirliği teşvik eder.

www.cummins.com