BMW Fields pilotflotta av vätgasbränslecellsfordon - Detroit Bureau

BMW Fields pilotflotta av vätgasbränslecellsfordon – Detroit Bureau

Tidsstämpel: 16 juni 2023 4:08
Källnod: 2728403

BMW är fälttestning av iX5 Hydrogen version av iX SUV, som drivs av en protonutbytesmembranbränslecell som matar elektricitet direkt till EV-motorer. 

BMW iX5-produktion börjar REL
BMW har börjat tillverka sin iX5 vätebränslecellsdrivna crossover.

BMW Group får sina individuella bränsleceller från Toyota Motor Corp. och luftpumpar från Garrett Motion som en del av ett partnerskap för att utveckla bränslecellsdrifter. Toyota har redan marknadsfört en produktion av bränslecellsfordon, Mirai, på utvalda marknader sedan 2014. 

Med hjälp av Toyota-cellerna producerar BMW Group högeffektiva bränslecellssystem vid sitt München-baserade "center of excellence" för väte. Bränslecellssystemtekniken är en av de viktigaste komponenterna i BMW iX5 Hydrogen och BMW tror att detta arbete kommer att påverka omvandlingen av hela mobilitetssektorn. 

”Väte är den saknade biten i sticksågen när det gäller utsläppsfri rörlighet. En teknik i sig kommer inte att räcka för att möjliggöra klimatneutral mobilitet över hela världen, säger Oliver Zipse, styrelseordförande för BMW AG. 

Hur en PEM-bränslecell fungerar

Garrett e-kompressor
Luftkomponenten komprimeras av Garretts nya generation, modulära bränslecellskompressor för elfordon med vätebränsleceller.

En Proton Exchange Membrane (PEM) bränslecell är en enkel solid state-generator. Inuti cellen finns två plattor åtskilda av ett permeabelt membran. Plattorna är räfflade för att underlätta gasflödet och belagda med en ledande metall. Systemet leder komprimerat väte på ena sidan av membranet och komprimerad atmosfärisk luft på den andra. 

Membranet tillåter väteatomerna att korsa över, men tar bort elektronerna från väteatomerna när de passerar. Elektronerna färdas genom ledarna till andra sidan av cellen och skapar elektrisk ström. 

Väl över membranet binder väteatomen till syret i atmosfärens luft för att skapa vatten, och atomen återtar en elektron. Sålunda är bränslecellens effekt helt enkelt rent vatten och elektricitet. 

Det finns två steg i produktionen av bränsleceller: för det första staplas de enskilda bränslecellerna upp för att skapa en bränslecellsstapel. Sedan monteras alla andra komponenter för att bilda ett komplett bränslecellsystem. BMW Group har utvecklat speciella vätgaskomponenter för det nya bränslecellssystemet. Dessa inkluderar att arbeta med Garrett för att producera en högvarvig kompressor för att trycka vanlig atmosfärisk luft genom bränslecellen. 

BMW:s vd Blume drar igång bränslecellsproduktionen REL
BMWs vd Oliver Blume ler när han undersöker företagets vätgasdrivna kraftverk för iX5 för fälttester.

"Väte är en mångsidig energikälla som har en nyckelroll att spela i energiomställningsprocessen och därför i klimatskyddet. Det är trots allt ett av de mest effektiva sätten att lagra och transportera förnybar energi. Vi bör använda denna potential för att också påskynda omvandlingen av mobilitetssektorn, säger Zipse. 

Utmaningen med bränslecellsystemet är att även om det är det vanligaste grundämnet i universum, är fria väteatomer sällsynta på jorden på grund av deras benägenhet att binda med syreatomer för att bilda vatten. Medan planeten bokstavligen har oceaner av väte och syre, kräver det mer energi för att dela isär dessa molekyler än vi kan återvinna genom en bränslecell. 

Men globala policyförändringar, framsteg inom bränslecellsteknik och strängare utsläppsregler har bidragit till det snabbt växande intresset för vätgasdrivna elfordon. Enligt Hydrogen Council har mer än 500 miljarder dollar i nya väteprojekt finansierats bara under de senaste två åren.

BMW:s bränslecellssystem

Det gasformiga vätgas som krävs för att försörja BMW:s bränslecell lagras i två 700-bars tankar gjorda av kolfiberförstärkt plast (CFRP). Tillsammans rymmer de sex kilo väte, vilket ger BMW iX5 Hydrogen en räckvidd på 313 miles, som mätt i WLTP-cykeln. Att tanka vätgastankarna tar bara tre till fyra minuter med nuvarande vätgastanksystem, som finns i södra Kalifornien. 

BMW bränslecellssystem går sönder REL

Under drift komprimeras vätgasen redan i tankarna, medan luftkomponenten komprimeras av Garretts nya generation, modulära bränslecellskompressor för vätgasbränslecellselektriska fordon.

"Under de senaste fyra åren har vi arbetat nära BMW Group för att utveckla en avancerad vätebränslecellskompressor som är skräddarsydd för deras exakta behov. Denna ansträngning kommer att kulminera i en djupgående test på väg senare i år, säger Craig Balis, Garretts vicepresident och tekniska chef.

I ett bränslecellsfordon baseras mängden el som genereras på behovet från ögonblick till ögonblick. Du kan tänka på det som jämförbart med bensin i det avseendet. När du trycker på gaspedalen kräver systemet mer elektricitet och bränslecellerna reagerar. Garretts högpresterande elektriska luftkompressor levererar det variabla luftflödet som behövs för att optimera bränslecellsystemets effekttäthet och effekt från ögonblick till ögonblick. 

Specifikt för denna applikation möjliggör en ny turbinexpander, utformad för att återvinna avfallsenergi från bränslecellstackens utlopp, upp till 20 % minskning av elförbrukningen för luftkompression, jämfört med konventionella bränslecellskompressorer. Garretts modulära, högpresterande elektriska bränslecellskompressorer stöder sig på företagets expertis inom turboaerodynamik och arbetar över industristandardvarvtal, över 150,000 XNUMX rpm.

"Garrett är en pionjär inom väteelektrisk bränslecellskompressorteknik med många års demonstrerad expertis inom produktion och erfarenhet på väg. Nästa generation bygger på ett arv av banbrytande design och ingenjörskonst, inklusive vår egen höghastighetselektriska motor, kraftelektronik och avancerade kontroller, säger Balis.

Tidsstämpel:

Mer från Detroid-byrån