BMW wel veldtesten van de iX5 Hydrogen versie van de iX SUV, aangedreven door een brandstofcel met protonenuitwisselingsmembraan die elektriciteit rechtstreeks aan EV-motoren levert. 

De BMW Group ontvangt zijn individuele brandstofcellen van Toyota Motor Corp. en luchtpompen van Garrett Motion als onderdeel van een samenwerking om brandstofcelaandrijvingen te ontwikkelen. Toyota heeft al een in productie genomen brandstofcelvoertuig, de Mirai, in geselecteerde markten sinds 2014. 

Met behulp van de Toyota-cellen produceert de BMW Group zeer efficiënte brandstofcelsystemen in het in München gevestigde "center of excellence" voor waterstof. De technologie van het brandstofcelsysteem is een van de belangrijkste componenten in de BMW iX5 Hydrogen en BMW gelooft dat dit werk de transformatie van de gehele mobiliteitssector zal beïnvloeden. 

“Waterstof is het ontbrekende puzzelstukje als het gaat om emissievrije mobiliteit. Eén technologie alleen zal niet genoeg zijn om wereldwijd klimaatneutrale mobiliteit mogelijk te maken”, aldus Oliver Zipse, voorzitter van de raad van bestuur van BMW AG. 

Hoe een PEM-brandstofcel werkt

Een Proton Exchange Membrane (PEM) brandstofcel is een eenvoudige solid-state generator. In de cel bevinden zich twee platen gescheiden door een doorlaatbaar membraan. De platen zijn gegroefd om de gasstroom te vergemakkelijken en zijn bedekt met een geleidend metaal. Het systeem leidt gecomprimeerde waterstof aan de ene kant van het membraan en gecomprimeerde atmosferische lucht aan de andere kant. 

Het membraan laat de waterstofatomen oversteken, maar stript de elektronen van de waterstofatomen als ze passeren. De elektronen reizen door de geleiders naar de andere kant van de cel, waardoor elektrische stroom ontstaat. 

Eenmaal over het membraan bindt het waterstofatoom zich met de zuurstof in de atmosferische lucht om water te creëren en krijgt het atoom een ​​elektron terug. De output van de brandstofcel is dus gewoon puur water en elektriciteit. 

Er zijn twee fasen in de productie van brandstofcellen: eerst worden de afzonderlijke brandstofcellen opgestapeld om een ​​brandstofcelstapel te creëren. Vervolgens worden alle andere componenten gemonteerd tot een compleet brandstofcelsysteem. De BMW Group heeft speciale waterstofcomponenten ontwikkeld voor het nieuwe brandstofcelsysteem. Deze omvatten het werken met Garrett om een ​​hoogtoerige compressor te produceren om normale atmosferische lucht door de brandstofcel te duwen. 

“Waterstof is een veelzijdige energiebron die een sleutelrol speelt in het energietransitieproces en daarmee in de bescherming van het klimaat. Het is immers een van de meest efficiënte manieren om hernieuwbare energie op te slaan en te transporteren. We zouden dit potentieel moeten gebruiken om ook de transformatie van de mobiliteitssector te versnellen”, zegt Zipse. 

De uitdaging van het brandstofcelsysteem is dat, hoewel het het meest voorkomende element in het universum is, vrije waterstofatomen zeldzaam zijn op aarde vanwege hun neiging om zich te binden met zuurstofatomen om water te vormen. Hoewel de planeet letterlijk oceanen van waterstof en zuurstof heeft, is er meer energie nodig om die moleculen uit elkaar te splitsen dan we via een brandstofcel kunnen terugwinnen. 

Wereldwijde beleidsveranderingen, vooruitgang in brandstofceltechnologie en strengere emissievoorschriften hebben echter bijgedragen aan de snel groeiende belangstelling voor elektrische voertuigen op waterstof. Volgens de Hydrogen Council is alleen al in de afgelopen twee jaar voor meer dan 500 miljard dollar aan nieuwe waterstofprojecten gefinancierd.

Het brandstofcelsysteem van BMW

De gasvormige waterstof die nodig is om de BMW-brandstofcel te voeden, wordt opgeslagen in twee tanks van 700 bar, gemaakt van koolstofvezelversterkte kunststof (CFRP). Samen bevatten ze zes kilogram waterstof, wat de BMW iX5 Hydrogen een actieradius van 313 kilometer geeft. gemeten in de WLTP-cyclus. Het tanken van de waterstoftanks duurt slechts drie tot vier minuten met de huidige waterstoftanksystemen, zoals beschikbaar in Zuid-Californië. 

Tijdens bedrijf wordt de waterstof al gecomprimeerd in de tanks, terwijl de luchtcomponent wordt gecomprimeerd door Garrett's nieuwe generatie, modulaire brandstofcelcompressor voor elektrische voertuigen met waterstof-brandstofcel.

“De afgelopen vier jaar hebben we nauw samengewerkt met BMW Group om een ​​geavanceerde waterstof-brandstofcelcompressor te ontwikkelen die is afgestemd op hun exacte behoeften. Deze inspanning zal later dit jaar uitmonden in een diepgaande proef op de weg”, aldus Craig Balis, vice-president en chief technology officer van Garrett.

In een brandstofcelvoertuig wordt de hoeveelheid opgewekte elektriciteit gebaseerd op de behoefte van moment tot moment. Wat dat betreft kun je het vergelijken met benzine. Als je het gaspedaal indrukt, vraagt ​​het systeem meer elektriciteit en reageren de brandstofcellen. De krachtige elektrische luchtcompressor van Garrett levert de variabele luchtstroom die nodig is om de vermogensdichtheid en output van het brandstofcelsysteem van moment tot moment te optimaliseren. 

Specifiek voor deze toepassing maakt een nieuwe turbine-expander, ontworpen om afvalenergie uit de uitlaat van de brandstofcelstapel te recupereren, tot 20% minder elektriciteitsverbruik voor luchtcompressie mogelijk in vergelijking met conventionele brandstofcelcompressoren. De modulaire, krachtige elektrische brandstofcelcompressoren van Garrett leunen op de expertise van het bedrijf op het gebied van turboaerodynamica en werken boven de standaard industriële snelheden, meer dan 150,000 tpm.

“Garrett is een pionier op het gebied van waterstof-elektrische brandstofcelcompressortechnologie met jarenlange bewezen expertise in productie en ervaring op de weg. De volgende generatie bouwt voort op een erfenis van baanbrekend ontwerp en techniek, inclusief onze eigen supersnelle elektromotor, vermogenselektronica en geavanceerde bedieningselementen”, aldus Balis.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• EVM Financiën. Uniforme interface voor gedecentraliseerde financiën. Toegang hier.
• Quantum Media Groep. IR/PR versterkt. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.thedetroitbureau.com/2023/06/bmw-fields-pilot-fleet-of-hydrogen-fuel-cell-vehicles/