對于重型、大噸位和長距離車輛，使用氫為燃料電池提供動力似乎是大幅減少空氣污染的最佳解決方案之一。 氫氣也被證明是交通脫碳的有效解決方案。事實上，在 PNRR（意大利國家恢復和復原計劃）和 2020 年歐洲能源計劃中都對這種能源給予了極大的關注。 UFI 濾清器是過濾以及內(nèi)燃機、混合動力和電動汽車熱交換器生產(chǎn)領域的領先公司，早在 2017 年就開始分析與各種不同形式的動力相關的未來可能情景，包括在燃料電池中使用氫的挑戰(zhàn)以及過濾相關問題，特別關注空氣過濾器燃料電池陰極，這是一種在凈化進入系統(tǒng)的空氣方面發(fā)揮戰(zhàn)略和基礎作用的元素。 這種經(jīng)過過濾的空氣在電池內(nèi)充當燃燒劑，其中存在的氧氣通過能夠發(fā)電的電化學過程與氫氣發(fā)生反應。
背景
過濾空氣從未如此重要
在到達壓縮機然后被輸送到電池之前，進入系統(tǒng)的空氣必須經(jīng)過高效過濾，不僅要去除顆粒物，還要去除有害氣體，如 SO X、NO X、H 2 S 、CO、O 3 和 NH 3 ，以及 VOC（揮發(fā)性有機化合物），例如苯和甲苯。 這些對燃料電池有害的氣體，通常是源自人類活動的人為化合物（傳統(tǒng)燃燒的產(chǎn)物和石油衍生的產(chǎn)物）； 這些物質(zhì)在空氣中的濃度因地理環(huán)境而異。
就發(fā)動機空氣過濾而言，燃料電池中的空氣過濾比在傳統(tǒng)吸熱式發(fā)動機中起著更為重要的作用。 為什么？ 多年來進行的多項研究表明，即使是極少量的氣態(tài)顆粒（我們不僅僅是在談論 PPM——百萬分之一，甚至是 PPB——十億分之一）也會顯著降低電池的性能和壽命。 這是由多種因素造成的，包括催化劑的污染，這是決定性的——這是觸發(fā)將氫氣和氧氣轉(zhuǎn)化為電能和水所必需的反應的原因。 催化劑是燃料電池的基本組成部分，實際上由昂貴的鉑（或其他貴金屬）組成。 雜質(zhì)的存在會損害其性能和功能，產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響，并可能隨著時間的推移逐漸退化，從而影響電池的使用壽命。 在氣路中，壓縮機也是關鍵元件； 該部件對固體空氣污染物非常敏感，會影響其性能。
但是有空氣和空氣……
這些電池使用環(huán)境空氣提供觸發(fā)與氫氣發(fā)生電化學反應所需的氧氣。 但是，正如我們所知，空氣在任何地方都不一樣，它的特性取決于許多因素，例如溫度、海拔高度、當?shù)匚廴镜?。因此，在開發(fā)陰極空氣過濾器時必須考慮這種空氣的質(zhì)量及其在車輛中的使用位置，因為在一個地區(qū)有效的解決方案不一定在另一個地區(qū)有效。
UFI 過濾器解決方案
由 UFI 濾清器開發(fā)并專為燃料電池 OE 應用設計的陰極空氣過濾器具有雙重功能（過濾固體顆粒和吸收氣態(tài)污染物），具有雙層結構，兩層都包含在一個盒子內(nèi)； 其在車輛內(nèi)部的形狀和位置根據(jù) OEM 的要求而有所不同。 這種配置使空氣陰極過濾器的每一層都可以根據(jù)給定的車輛、使用區(qū)域和/或行駛距離以及過濾器的預期使用壽命進行專門化定制，從而保證最佳性能。
第一層作為物理屏障；它分離固體顆粒，結構類似于內(nèi)燃機動車發(fā)動機空氣過濾系統(tǒng)中使用的結構。 它使用合成介質(zhì)制成，與傳統(tǒng)過濾器相比具有不同的矩陣和厚度，提供不同的累積特性和低系統(tǒng)負載損失。 它可以捕獲所有類型的灰塵，包括極細的顆粒以及鹽粒。 事實上，鹽在冬天用于道路除霜并且存在于沿海地區(qū)，對燃料電池有害。 第一層的定位——第二層的上游——具有戰(zhàn)略意義，因為它用于保護存在于第二層中的活性炭，該活性炭對限制其吸收氣體能力的微粒的存在非常敏感。
第二層具有化學功能； 通過吸附去除氣態(tài)污染物。 它由具有無紡布基質(zhì)（無紡布）的過濾介質(zhì)制成，其中混合了各種類型的活性炭。 得益于 UFI濾清器在生產(chǎn)過濾材料方面的經(jīng)驗，用于此特定應用的活性炭與傳統(tǒng)上使用的不同； 相反，這些已經(jīng)通過特定的熱處理和與無機鹽的化學反應進行了修改。 這樣，除了具有不同的物理孔尺寸（由于表面處理）之外，活性炭還具有吸收氣體的能力，并通過各種化學鍵與這些氣體結合。 UFI 濾清器可以為客戶提供針對特定應用的同一過濾器的多種選擇； 在這種情況下，不同的活性炭混合物是變化的元素，可以考慮到車輛銷售的不同區(qū)域。
得益于UFI 濾清器研究和生產(chǎn)過濾介質(zhì)方面的綜合專業(yè)知識，其生產(chǎn)的創(chuàng)新陰極空氣過濾器解決方案脫穎而出。 這種知識既存在于過濾介質(zhì)所用的材料和不同幾何形狀的應用中，也存在于過濾器本身的加工方式中，可以提高產(chǎn)品的性能。 褶皺就是一個例子：褶皺過濾器提供的性能與褶皺本身的創(chuàng)建方式密切相關。 在 UFI 濾清器，一個高度專業(yè)化的部門致力于研究和尋找最佳參數(shù)，然后將這些參數(shù)傳遞給公司的各個全球工廠，以確保實現(xiàn)全面相同的高水平性能。
還有更多
對于某些應用，除了兩層之外，UFI 濾清器還提供用于空氣初步處理的預分離元件。 例如，在塵土飛揚的地區(qū)，這可能含有大量固體顆粒物質(zhì)，必須在到達陰極空氣過濾器之前將其去除。
第一個功能原型
許多功能性 UFI 過濾器原型，旨在用于卡車、公共汽車和輕型商用車的全球 OEM 應用，已經(jīng)在世界不同地區(qū)進行測試，并且這些原型的材料即將最終定稿。 量產(chǎn)計劃于 2025-26 年開始。
憑借其專業(yè)知識、OE 血統(tǒng)和全球工業(yè)足跡，UFI 濾清器已為可持續(xù)交通的未來做好準備。
