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Materiali giovedì, 12 novembre 2020

Ultramid Advanced N nei motori con celle a combustibile di Nuvera Fuel Cells

Il costruttore americano di motori di grande potenza a emissioni zero Nuvera Fuel Cells ha scelto di utilizzare la PPA Ultramid Advanced N di Basf per produrre vari componenti dei suoi motori con celle a combustibile da 45 kW di ultimissima generazione. Nel corso dei prossimi tre anni, i motori con celle a combustibile saranno integrati negli autobus urbani e nei veicoli commerciali della Cina. I componenti, per esempio il collettore, il corpo del termostato, la valvola di non ritorno, l’eiettore, ma anche i condotti di scarico, richiedono un materiale con proprietà stabili a temperature variabili. Ultramid Advanced N3HG6 mostra eccellenti resistenza termica e chimica e proprietà meccaniche, elevata resistenza agli urti, buona stabilità dimensionale e prestazioni a lungo termine stabili. Dato che alcuni dei componenti sono esposti a una varietà di mezzi attraverso i canali dell’acqua di raffreddamento, dell’aria e dell’idrogeno, il composto PPA a base di PA9T unisce l’eccellente resistenza chimica al rispetto dei requisiti di purezza per applicazioni sensibili in celle a combustibile e componenti elettronici.

 

La sfida di Nuvera per il motore con celle a combustibile E-45 consisteva nell’individuazione di una soluzione leggera per la conversione di varie parti dall’alluminio pressofuso e dai tubi flessibili per alte temperature alle materie plastiche ad alte prestazioni, per portare i motori con celle a combustibile alla produzione in serie senza rinunciare alle prestazioni e alla sicurezza. In tale prospettiva, Ultramid Advanced N3HG6 offre la sicurezza e la qualità dei componenti del motore: mostra una resistenza e una rigidità eccellenti, una robustezza elevata nonché un buon comportamento all’usura e all’attrito. In esaurienti test per applicazioni con refrigeranti si è dimostrato perfettamente in grado di resistere in continuo a una temperatura di 105° C per un periodo tra 10 mila e 20 mila ore in una miscela di etilenglicole, acqua e idrogeno. La PPA di Basf consente inoltre una bassissima permeazione di gas e combustibile in combinazione con composti volatili ridotti, onde prevenire la corrosione e l’incrostazione del sistema del motore.

 

“Per mantenere la quota di mercato e soddisfare allo stesso tempo i requisiti normativi in ampliamento, i produttori di veicoli devono proporre ai clienti opzioni a emissioni zero che siano inoltre pratiche da possedere, utilizzare e manutenere, offrendo al contempo la potenza richiesta per portare a termine il loro compito”, ha dichiarato Gus Block, of Marketing and Government Affairs Manager presso Nuvera Fuel Cells. “Le celle a combustibile rappresentano la migliore soluzione per soddisfare tali esigenze nel caso di numerosi veicoli industriali e commerciali. Con la PPA di Basf, il suo know-how relativo alle applicazioni e i servizi tecnici su misura, siamo riusciti a ridurre il costo unitario rispetto alle soluzioni in metallo, senza compromettere i tempi di arrivo sul mercato. Ci hanno davvero colpito la velocità e l’efficienza con cui Basf è stata capace di contribuire al supporto della progettazione per alcune parti cruciali, per esempio le coperture del collettore, al primo approccio”. Il motore con celle a combustibile E-45 di Nuvera può essere usato per la propulsione di veicoli medio-pesanti, quali autobus, camion e furgoni, ma anche carrelli industriali e altri veicoli fuoristrada.

 

“Soprattutto i requisiti di temperatura in condizioni di uso continuo erano più rigorosi rispetto a quanto le tipiche materie plastiche potevano offrire”, ha spiegato Jim Peet, Business Development Manager per la PPA presso Basf. “Grazie alla nostra competenza con i componenti automobilistici in plastica, al nostro supporto CAE con Ultrasim e al nostro esteso portafoglio poliftalammidi, siamo stati in grado di proporre il materiale idoneo per i diversi componenti della cella a combustibile. Tale approccio ci ha permesso di aiutare Nuvera a sviluppare tali nuove applicazioni impegnative, con prestazioni ottimizzate per una delle fondamentali tecnologie del futuro”.

 

Tra i servizi forniti da Basf si annovera l’ottimizzazione della progettazione con il suo strumento di simulazione Ultrasim. Per esempio, per il collettore è stata effettuata un’analisi di riempimento e deformazione per curvatura: non si sono avute perdite dopo la prima ottimizzazione dei parametri, con il risultato che lo sviluppo del collettore è stato notevolmente accelerato. Durante l’analisi di riempimento, Basf e Nuvera hanno affrontato aspetti particolari come le linee di saldatura, la sigillatura e le migliorie strutturali.