Project: BRAVA (Breakthrough fuel cell technologies for aviation)
Het BRAVA-project richt zich op het ontwikkelen van innovatief warmtebeheer voor fuel cell-based power generation systems (PGS) voor vliegtuigen om de massa- en vriesbeperkingen van conventionele koelsystemen te aan te pakken. Hiermee wordt een belangrijke stap gezet om vliegen op waterstof mogelijk te maken.
De uitdaging
Conventionele koelsystemen gebruiken een vloeistof (meestal een mengsel van glycol en water) die wordt rondgepompt om de brandstofcellen te koelen. Dit resulteert echter in een systeemgewicht dat te hoog is voor toepassingen in vliegtuigen. Bovendien is de vloeistof gevoelig voor bevriezing onder koude omstandigheden, wat een extra uitdaging vormt. Om deze beperkingen aan te pakken, heeft het BRAVA-project een innovatief tweefasen-koelsysteem ontwikkelt, waarbij de term ’twee-fasen’ verwijst naar de faseovergang van de vloeistof van vloeibaar naar gas.
De oplossing
Het gewicht van het koelsysteem en het benodigde pompvermogen kunnen aanzienlijk worden verlaagd door gebruik te maken van de verdampingswarmte van een vloeistof. In een tweefasen-koelsysteem wordt een vloeistof rondgepompt die in de brandstofcellen verdampt en daarbij de restwarmte opneemt. Hierdoor is de benodigde vloeistofstroom aanzienlijk kleiner dan bij conventionele vloeistofkoeling, waardoor een veel kleinere pomp en smallere buisdiameters nodig zijn. Gedetailleerde analyses door NLR en Airbus laten zien dat het gewicht van een vliegtuig voor 100 passagiers met vier motoren met ongeveer 1000 kg kan worden verlaagd wanneer een tweefasen-koelsysteem wordt gebruikt in plaats van een conventioneel koelsysteem met glycol-water.
Wat hebben we gedaan?
Om de haalbaarheid van het tweefasen-koelconcept te onderzoeken, heeft NLR eerst een testopstelling gebouwd met een koelvermogen van 20 kW. De testresultaten zijn vervolgens gebruikt om een demonstrator te ontwerpen en bouwen voor een tweefasen-koelsysteem met een koelvermogen van 240 kW.
In deze opstellingen werden elektrische heaters gebruikt om de warmtelast van een brandstofcel te simuleren. Daarnaast is een 5 kW tweefasen-koelsysteem met succes getest met een functionerende brandstofcelstack bij Aerostack om het concept te valideren.
Project partners:
Aerostack GmbH, Airbus Operations GmbH, Airbus Operations SL, CNRS, Heraeus Deutschalnd GmbH, Liebherr Aerospace Toulouse SAS, Madit Metal SL, Morpheus Designs SL, SYENSQO, Technische Universitat Berlin
Project timeline:
2023 – 2026
Dit project is gefinancierd door het Clean Hydrogen Partnership onder GA nr. 101101409
