TurbuGrid es el nombre de una pequeña rejilla de plástico de aproximadamente 16 x 16 cm que puede aumentar notablemente la eficiencia de una pila de pilas de combustible refrigerada por aire. Las pruebas realizadas por investigadores de la AAU muestran un aumento en la eficiencia de al menos un 33,5 por ciento, pero esto puede ser aún mayor si la rejilla se agrega a pilas de pilas de combustible completamente nuevas. El aumento se debe al hecho de que la rejilla agrega turbulencias al aire que fluye hacia los canales de la chimenea. La turbulencia tiene un efecto importante en la transferencia de calor que se produce en las pilas de combustible, y esto tiene importantes implicaciones sobre la alta densidad de potencia que se puede lograr a partir de las pilas de combustible.

"Nos gustaría que la celda de combustible funcionara a unos 50-60 grados porque la reacción entre el oxígeno y el hidrógeno tiene las mejores condiciones a esa temperatura. Por lo tanto, necesitamos un método eficaz para transferir el calor residual que se produce dentro de la celda de combustible para que la celda no se sobrecalienta, "dice Torsten Berning, Profesor asociado en el Departamento de Tecnología Energética de la Universidad de Aalborg.

El aire aspirado a través de una pila de pilas de combustible fluye de manera laminar (lo opuesto a turbulento). Pero investigadores de la Universidad de Aalborg han descubierto que al agregar turbulencia artificial al flujo de aire mediante el uso de una pequeña rejilla de plástico, se puede aumentar la transferencia de calor al aire y, por lo tanto, garantizar una mayor eficiencia porque la celda de combustible no se calienta demasiado.

Agregar turbulencia artificial al flujo de aire es un cambio radical en el enfoque para obtener más de una pila de pilas de combustible. Esto se debe a que anteriormente el enfoque en lograr una mayor eficiencia se centraba en evitar una caída de presión y no en una transferencia de calor más efectiva.

"Previamente, los investigadores y la industria se propusieron crear un flujo de aire lo más laminar posible. Pero nuestra investigación muestra que se trata mucho más de garantizar una transferencia de calor efectiva, y esto se puede lograr agregando turbulencia, "dice Torsten Berning.

Cuanto más poder, cuanto más calor

Cuanta más energía se extrae de una pila de pilas de combustible, cuanto más caliente se vuelve la pila. Por eso es importante lograr un mejor control de la temperatura dentro de las celdas. Con flujo de aire laminar, la transferencia de calor es relativamente pobre, y esto limita la cantidad de energía que se puede extraer de la pila de pilas de combustible.

"Si no somos buenos para controlar la transferencia de calor, la pila se calentará demasiado rápidamente, y no podemos extraer tanto poder como realmente hay potencial. Pero al agregar turbulencia, vemos resultados significativos en términos de garantizar una transferencia de calor eficiente al aire y, por lo tanto, también un marcado aumento en la eficiencia de la celda de combustible. "dice Torsten Berning.

Todo dentro de una celda de combustible es tan pequeño, lo que dificulta calcular y medir la temperatura con precisión. Torsten Berning y sus colegas de investigación utilizaron modelos informáticos en combinación con experimentos físicos. Y los resultados tanto de los modelos como de la realidad fueron claros:un marcado aumento en la eficiencia y la potencia de salida cuando se agrega la red.

Mayor vida útil de las pilas de combustible antiguas

Las pilas de combustible refrigeradas por aire se utilizan actualmente en la manipulación de materiales con carretillas elevadoras, como plantas de energía de emergencia para TI y la industria de las telecomunicaciones y para drones más pequeños. Las pilas de combustible suelen durar de 5 a 6 años, dependiendo de cómo se hayan operado, pero al agregar la rejilla a una pila de celdas de combustible, será posible extender la vida útil porque la temperatura en las celdas se controla de una manera más apropiada. Una pila de combustible refrigerada por aire cuesta al menos $ 1000 / kW, así que además de utilizar la cuadrícula en las nuevas pilas de pilas de combustible, También puede ser un buen negocio agregarlo a las pilas de pilas de combustible que ya están en funcionamiento.