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Tecnologías de Propulsión de Hidrógeno para la Aviación: Una Revisión de Sistemas de Celdas de Combustible y Combustión Directa Hacia la Descarbonización de Aeronaves de Medio Alcance

Autores: Gopalasingam, Daisan; Rakhshani, Bassam; Rodriguez, Cristina

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Tecnologías de Propulsión de Hidrógeno para la Aviación: Una Revisión de Sistemas de Celdas de Combustible y Combustión Directa Hacia la Descarbonización de Aeronaves de Medio Alcance


Categoría

Energía

Subcategoría

Energías renovables

Palabras clave

Hidrógeno
Tecnologías de propulsión
Aeronaves
Regional
Métricas de rendimiento
Densidad de potencia

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las tecnologías de propulsión de hidrógeno están surgiendo como un habilitador clave para la descarbonización del sector de la aviación, especialmente para las aeronaves comerciales regionales. La evolución de las tecnologías de propulsión de aeronaves en los últimos años plantea la cuestión de la viabilidad de un sistema de propulsión de hidrógeno para aeronaves más allá de la categoría regional. Este documento presenta una revisión integral de las tecnologías de propulsión de hidrógeno, destacando los avances clave en los métricas de rendimiento a nivel de componentes. Además, explora las transiciones tecnológicas necesarias para habilitar aeronaves propulsadas por hidrógeno más allá de la categoría regional. La evaluación de viabilidad se basa en parámetros de rendimiento clave, incluyendo densidad de potencia, eficiencia, emisiones y desafíos de integración, alineados con los objetivos establecidos para 2035 y 2050. La adopción de trenes de potencia hidrógeno-eléctricos para la transición eficiente de trenes de potencia de KW a MW depende de transiciones en el tipo de celdas de combustible, sistemas de gestión térmica (TMS), máquinas eléctricas ligeras y electrónica de potencia, y arquitecturas de refrigeración criogénica integradas. Si bien la combustión de hidrógeno puede aprovechar las arquitecturas de turbinas de gas existentes con relativamente menos desafíos de integración, presenta sus obstáculos técnicos, especialmente relacionados con la dinámica de combustión, las emisiones de NOx y la formación de estelas. Se están explorando diseños avanzados de cámaras de combustión, como micromix, sistemas escalonados y sistemas de mezcla pobre, para mitigar estos desafíos. Finalmente, se discute la integración de tecnologías de recuperación de calor residual en el sistema de propulsión de hidrógeno, demostrando el potencial para mejorar el consumo específico de combustible en hasta un 13%.

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