Soprador de recirculação da Busch Vacuum Solutions apoia o primeiro avião a hidrogênio da Suíça

De acordo com os dados do Centro Aeroespacial Alemão, mais de 36 milhões de voos decolaram em 2024, tornando o tráfego aéreo responsável por aproximadamente 2,1% das emissões globais de CO₂. Isso equivale, aproximadamente, às emissões anuais totais de um país como a Alemanha. Para reduzir o impacto climático da aviação e tornar as viagens aéreas significativamente mais ecológicas no futuro, novas tecnologias são necessárias. As soluções de vácuo da Busch são usadas para pesquisá-las.

Um relatório do Escritório de Avaliação Tecnológica do Bundestag alemão (TAB) identifica os combustíveis sustentáveis como a área mais importante para inovação no curto prazo, já que o uso de combustível é o principal fator responsável pelo impacto climático da aviação.

O hidrogênio, em particular, oferece um grande potencial como combustível limpo para a aviação. O relatório do TAB observa, entretanto, que o armazenamento de hidrogênio em aeronaves é tecnicamente desafiador, pois requer grandes tanques isolados a menos 253 graus Celsius, que são muito pesados. Superar esses obstáculos exigirá pesquisa contínua e avanços tecnológicos nas aeronaves e na infraestrutura atuais.

Com base nesse espírito de inovação, um grupo de estudantes suíços, organizado sob a associação Cellsius, desenvolveu uma pequena aeronave movida exclusivamente a hidrogênio. A Cellsius é uma organização sem fins lucrativos fundada em 2022, dedicada à pesquisa em aviação sustentável. Os estudantes da ETH Zurich podem usar o último ano de seu curso de bacharelado para aplicar os conhecimentos de engenharia adquiridos na teoria a exemplos práticos de aeronaves do mundo real.

Durante esse período, eles desenvolveram o H2-Sling, um avião que funciona com hidrogênio em sua forma gasosa. A recirculação eficiente do hidrogênio é possibilitada por um soprador de recirculação MINK MH, doado pela Busch Vacuum Solutions à ETH Zurich para apoiar o projeto de pesquisa e promover o avanço tecnológico

O primeiro avião a hidrogênio da Suíça

O avião em si é movido por um sistema de célula de combustível de 100 quilowatts. Em uma célula de combustível, uma reação eletroquímica entre hidrogênio e oxigênio libera eletricidade e calor. A célula consiste em dois eletrodos separados por uma membrana de eletrólito: um ânodo e um cátodo. A membrana é responsável pelo transporte de íons.

O hidrogênio entra pelo lado do ânodo. As moléculas de hidrogênio são divididas em prótons e elétrons. Os prótons do hidrogênio se difundem através da membrana até o cátodo, onde reagem com o oxigênio do ar ambiente para formar água, liberando energia. Essa energia é utilizada pelo motor elétrico para acionar a hélice do avião.

Como a água é o único subproduto da reação, nenhum gás de efeito estufa prejudicial ao clima é emitido na atmosfera durante o voo. O próprio hidrogênio é armazenado em dois tanques sob as asas do avião, cada um contendo 2,6 quilogramas. Como o hidrogênio possui alta densidade energética, a aeronave é capaz de voar 200 quilômetros, o que equivale a cerca de duas horas de voo. O lançamento e a primeira apresentação pública da aeronave ocorreram em outubro de 2025. A aeronave aguarda agora a certificação do Escritório Federal de Aviação Civil da Suíça para que o primeiro voo de teste possa ocorrer na primavera de 2026. O objetivo final: um voo sobre os Alpes.

MINK MH da Busch garante uma recirculação eficiente

Para que a célula de combustível funcione de forma confiável, o fornecimento de hidrogênio e ar deve ser cuidadosamente controlado para sustentar a reação química. O soprador de recirculação MINK MH da Busch garante que o hidrogênio não reagido não seja desperdiçado, mas reutilizado com eficiência.

É assim que funciona: o hidrogênio vem dos tanques de alta pressão localizados sob as asas. Para garantir uma reação química estável na célula de combustível, é fornecido mais hidrogênio do que o realmente necessário. Isso evita a "falta local" de reagente, um efeito que ocorre quando não há reagente suficiente na célula, resultando, em última instância, na interrupção do ciclo de reação.

Devido ao excesso de fornecimento, ainda sobra hidrogênio após a conclusão da reação. Não utilizar esse excedente significaria que seriam necessários tanques ainda maiores para transportar o hidrogênio necessário à manutenção da reação, aumentando o peso da aeronave e reduzindo seu desempenho. Para maximizar o tempo de voo e o alcance, o hidrogênio não utilizado deve, portanto, ser recirculado.

Soprador de recirculação especialmente desenvolvido para células de combustível

Para isso, o reagente deve ser devolvido da saída do ânodo da célula de combustível de volta à sua entrada. É aqui que o MINK MH da Busch entra em jogo: dois rotores em forma de garra se movem em direções opostas dentro da carcaça do compressor. Devido à rotação desses rotores de garra, o hidrogênio é aspirado para dentro, comprimido e, em seguida, realimentado ao ânodo da célula de combustível, onde se mistura com hidrogênio novo proveniente do tanque. Dessa forma, o ciclo de reação pode continuar ininterruptamente. Ao reutilizar o hidrogênio não reagido, o consumo de combustível é minimizado e os recursos economizados.

O MINK MH é um soprador de recirculação certificado pela TÜV, desenvolvido especialmente para uso em células de combustível. "A Busch é um dos poucos fornecedores que oferece soluções para células de combustível a hidrogênio. Já tivemos experiências muito boas com a versão menor do MINK MH, que instalamos em um circuito de teste", diz Andres Neff, líder técnico do projeto H2-Sling. "Tudo funcionou perfeitamente no sistema de teste, e o soprador é muito fácil de usar. Por isso, ficamos muito satisfeitos por podermos utilizar a versão maior do soprador em nosso projeto."