Turbine di alimentazione

​​​​​​​Trattamento dell'aria nei veicoli commerciali

• Il trattamento dell'aria comporta la gestione e il controllo del flusso d'aria all'interno dei motori e dei sistemi a pile a combustibile. 
• Comprende l'aspirazione dell'aria, la sua compressione e lo scarico dei gas. Nei motori a combustione interna, il trattamento dell'aria è fondamentale per garantire la disponibilità di aria pulita per la combustione del carburante, al fine di ottimizzare le prestazioni e controllare le emissioni.
• Nei sistemi PEM FC, l'architettura e la tecnologia di trattamento dell'aria si sono evolute dai sistemi a bassa pressione agli e-compressori ad alta pressione. Ora si sta passando agli e-turbo. 
• Questi sviluppi sono guidati dalla necessità di un efficiente apporto d'aria alla cella a combustibile, garantendo una maggiore densità di potenza e un'efficienza ottimizzata del sistema. 
• Nei sistemi PEM FC, l'aria (ossigeno) trascina il protone attraverso la membrana PEM, consentendo all'elettrone di svolgere il proprio lavoro. 
• Maggiore è la quantità d'aria movimentata, maggiore è la quantità di elettroni (corrente) generata, con conseguente aumento della potenza. 

Evoluzione dei motori a combustione interna (ICE)

• I motori a combustione interna bruciano carburante con aria all'interno di un motore per generare potenza. 
• Il processo prevede l'aspirazione di aria e carburante in una camera di combustione e la compressione e l'accensione della miscela per generare un'esplosione che aziona un pistone. 
• Questo movimento viene poi tradotto in forza rotatoria, alimentando tutto, dai veicoli ai generatori, con notevole efficienza. 
• In origine il sistema dipendeva dall'interazione tra aria e combustibili fossili come benzina o diesel, ma ora include anche combustibili alternativi come biocarburanti, ammoniaca e idrogeno. 
• La tecnologia ICE ha fatto passi da gigante con miglioramenti nell'efficienza dei combustibili, riduzioni delle emissioni e l'adattamento ai combustibili rinnovabili. Tuttavia, la ricerca di fonti energetiche più pulite richiede ancora l'esplorazione di tecnologie come le celle a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM FC).

Come funziona un sistema PEM FC?

• Una cella a combustibile a membrana a scambio protonico (PEM FC) genera energia attraverso reazioni elettrochimiche.
• L'idrogeno gassoso viene immesso nel lato anodico e l'ossigeno in
  quello catodico.
• All'anodo, le molecole di idrogeno vengono separate in protoni ed elettroni.
• Gli elettroni viaggiano attraverso un circuito esterno, generando elettricità.
• I protoni attraversano la membrana e raggiungono il catodo.
• Al catodo, i protoni si ricongiungono con gli elettroni e reagiscono
  con l'ossigeno.
• Gli unici sottoprodotti sono acqua e calore. 
• Le PEM FC consentono operazioni pesanti a lungo raggio con
  rifornimento rapido per veicoli commerciali, garantendo efficienza
  e affidabilità.

Da ICE a PEM FC: l'evoluzione della gestione dell'aria

• Gli ICE utilizzano l'energia residua dei gas di scarico, mentre i PEM FC richiedono motori elettrici ad alta velocità per il trattamento dell'aria. Sono stati sviluppati compressori elettrici ad alta pressione e turbocompressori elettrici per migliorare l'efficienza e le prestazioni.
• Con gli ICE è accettabile un certo grado di contaminazione da olio, mentre i PEM FC necessitano di una fornitura di aria priva di olio per evitare il degrado della membrana.
• Gli e-turbo nei PEM FC sfruttano l'energia residua per ridurre le dimensioni del motore e il carico parassita, migliorando il risparmio di carburante e la densità di potenza. Gli e-turbo migliorano anche la capacità di altitudine fornendo aria quando la richiesta di potenza del compressore e il potenziale di recupero energetico sono ai massimi livelli.
• Nonostante queste differenze, l'architettura di base della gestione dell'aria nei PEM FC rimane la stessa.