Poliftalammide (PPA) Ultramid Advanced N di Basf per celle a combustibile

Il produttore americano di motori di grande potenza a emissioni zero Nuvera Fuel Cells (Billerica, Massachusetts) impiega ora la poliftalammide (PPA) Ultramid Advanced N di BASF per la produzione di svariati componenti dei suoi motori con celle a combustibile da 45 kW di ultimissima generazione.

Nel corso dei prossimi tre anni, i motori con celle a combustibile saranno integrati negli autobus urbani e nei veicoli commerciali della Cina. I componenti, ad esempio il collettore, il corpo del termostato, la valvola di non ritorno, l’eiettore, ma anche i condotti di scarico, richiedono un materiale con proprietà stabili a temperature variabili. Ultramid Advanced N3HG6 mostra un’eccellente resistenza termica e chimica, incredibili proprietà meccaniche, un’elevata resistenza agli urti, una buona stabilità dimensionale e prestazioni a lungo termine stabili. Dato che alcuni dei componenti sono esposti a una varietà di mezzi attraverso i canali dell’acqua di raffreddamento, dell’aria e dell’idrogeno, il composto PPA a base di PA9T unisce l’eccellente resistenza chimica al rispetto dei requisiti di purezza per applicazioni sensibili in celle a combustibile e componenti elettronici.

I problemi da risolvere

La sfida di Nuvera per il motore con celle a combustibile E-45 consisteva nell’individuazione di una soluzione leggera per la conversione di varie parti dall’alluminio pressofuso e dai tubi flessibili per alte temperature alle materie plastiche ad alte prestazioni, per portare i motori con celle a combustibile alla produzione in serie senza rinunciare alle prestazioni e alla sicurezza. In tale prospettiva, Ultramid Advanced N3HG6 offre la sicurezza e la qualità dei componenti del motore: mostra una resistenza e una rigidità eccellenti, una robustezza elevata nonché un buon comportamento all’usura e all’attrito. In esaurienti test per applicazioni con refrigeranti si è dimostrato perfettamente in grado di resistere in continuo a una temperatura di 105°C per un periodo tra 10.000 e 20.000 ore in una miscela di etilenglicole, acqua e idrogeno. La PPA di BASF consente inoltre una bassissima permeazione di gas e combustibile in combinazione con composti volatili ridotti, onde prevenire la corrosione e l’incrostazione del sistema del motore.

“Per mantenere la quota di mercato e soddisfare allo stesso tempo i requisiti normativi in espansione, i produttori di veicoli devono proporre ai clienti opzioni a emissioni zero che siano inoltre pratiche da possedere, utilizzare e manutenere, offrendo al contempo la potenza richiesta per portare a termine il loro compito”, dichiara Gus Block, Director of Marketing and Government Affairs presso Nuvera Fuel Cells. “Le celle a combustibile rappresentano la migliore soluzione per soddisfare tali esigenze nel caso di numerosi veicoli industriali e commerciali. Con la PPA di BASF, il suo know-how relativo alle applicazioni e i servizi tecnici su misura, siamo riusciti a ridurre il costo unitario rispetto alle soluzioni in metallo, senza compromettere i tempi di arrivo sul mercato. Ci hanno davvero colpito la velocità e l’efficienza con cui BASF è stata capace di contribuire al supporto della progettazione per alcune parti cruciali, ad esempio le coperture del collettore, al primo approccio”.

Il motore con celle a combustibile E-45 di Nuvera può essere usato per la propulsione di veicoli medio-pesanti, quali autobus, camion e furgoni, ma anche carrelli industriali e altri veicoli fuoristrada.

“Soprattutto i requisiti di temperatura in condizioni di uso continuo erano più rigorosi rispetto a quanto le tipiche materie plastiche potevano offrire”, spiega Jim Peet, Business Development Manager per la PPA presso BASF. “Grazie alla nostra competenza con i componenti automobilistici in plastica, al nostro supporto CAE con Ultrasim e al nostro esteso portafoglio poliftalammidi, siamo stati in grado di proporre il materiale idoneo per i diversi componenti della cella a combustibile. Tale approccio ci ha permesso di aiutare Nuvera a sviluppare tali nuove applicazioni impegnative, con prestazioni ottimizzate per una delle fondamentali tecnologie del futuro”.

Tra i servizi forniti da BASF si annovera l’ottimizzazione della progettazione con il suo strumento di simulazione Ultrasim. Ad esempio, per il collettore è stata effettuata un’analisi di riempimento e deformazione per curvatura: non si sono avute perdite dopo la prima ottimizzazione dei parametri, con il risultato che lo sviluppo del collettore è stato notevolmente accelerato. Durante l’analisi di riempimento, BASF e Nuvera hanno affrontato aspetti particolari come le linee di saldatura, la sigillatura e le migliorie strutturali.

Ultramid, un portafoglio completo

Il portafoglio poliftalammidi di BASF si basa su quattro polimeri: Ultramid Advanced N (PA9T), Ultramid® Advanced T1000 (PA6T/6I), Ultramid Advanced T2000 (PA6T/66) e lo storico prodotto Ultramid T KR (PA6T/6), i quali aprono la strada alla prossima generazione di componenti leggeri e ad alte prestazioni in plastica in numerosi campi differenti, compresi il settore automotive, i componenti e i dispositivi elettronici, l’ingegneria meccanica e i beni di consumo. Il portafoglio PPA è disponibile globalmente ed è affiancato dallo strumento di simulazione Ultrasim di BASF, nonché dalla sua vastissima esperienza nello sviluppo di applicazioni. Sono inclusi oltre 50 gradi composti per stampaggio a iniezione ed estrusione, prodotti con o senza ritardanti di fiamma. I composti sono disponibili in diverse colorazioni, da incolore a nero marcabile al laser, rinforzati con fibre vetro corte o lunghe, oppure con fibre di carbonio, e con vari stabilizzanti al calore.