Estado da arte do uso de células a combustível para a propulsão híbrida elétrica em aeronaves

Abstract

No presente trabalho, são abordados conceitos sobre o uso de células a combustível em propulsão híbrida de aeronaves, com o objetivo de revisar conceitos como o funcionamento da célula a combustível e os principais tipos utilizados, conceitos sobre a propulsão híbrida, seus benefícios e desafios. Além disso, foram estudados quatro modelos de sistemas de propulsão híbrido. Os sistemas propostos foram: o Sistema de propulsão híbrido integrado com um algoritmo de distribuição de energia, o Sistema de propulsão e potência (HPP) ou motor híbrido a jato integrado com a SOFC, o Sistema de propulsão híbrido Turbofan-SOFC, e o Sistema de propulsão híbrido Turbofan-MCFC. Para cada um dos sistemas, foram observados indicadores como potência, consumo, empuxo, eficiências, gerenciamento de energia entre outros. Finalmente foram observadas algumas dificuldades para implementação do uso de células a combustível em aeronaves. Os resultados mais promissores em termos de eficiência foram apresentados pelo sistema Turbofan-SOFC e Turbofan- MCFC, em que o sistema Turbofan-SOFC obteve uma eficiência térmica 52,8% e uma eficiência exergética de 66,2%, e o sistema Turbofan-MCFC obteve maiores eficiência de 71% para eficiência térmica e 87,6% para eficiência exergética. Além da alta eficiência, esses sistemas permitem o uso de hidrocarbonetos como combustíveis, viabilizando a transição para o hidrogênio até que uma rede de distribuição esteja consolidada.