A ascensão das pilhas de células de combustível resfriadas a ar e seladas por cátodo

A "Explosão" das Pilhas Fechadas por Cátodo e Refrigeradas a Ar está Chegando. Com a expansão gradual de cenários de aplicação de baixa potência, como ônibus de turismo, empilhadeiras, veículos aéreos não tripulados (VANTs) e veículos de duas rodas, as pilhas refrigeradas a ar têm lentamente entrado no cenário das aplicações convencionais de células de combustível. As pilhas refrigeradas a ar fechadas por cátodo, com suas vantagens de boa adaptabilidade ambiental, durabilidade e manutenção simples, têm atraído muita atenção na rota da tecnologia de células de combustível refrigeradas a ar e se tornado um foco de busca.

Características técnicas e status de aplicação de pilhas resfriadas a ar com cátodo fechado

Chaminés refrigeradas a ar podem ser divididos em duas categorias, de acordo com suas características estruturais: cátodo aberto e cátodo fechado. Entre elas, a chaminé resfriada a ar de cátodo aberto: o cátodo é exposto diretamente ao ambiente, e o ar ambiente é introduzido na chaminé por meio de dispositivos como ventiladores. O ar serve tanto como fonte de gás de reação quanto como meio de dissipação de calor.

A chaminé resfriada a ar com cátodo fechado é caracterizada pelo fato de que o cátodo não está em contato direto com o ambiente, e o suprimento de ar e a dissipação de calor são realizados separadamente. Um sistema de suprimento de ar dedicado, como um soprador ou compressor de ar, geralmente é necessário para fornecer o oxigênio necessário para a reação, e um sistema de dissipação de calor independente é usado para remover o calor gerado durante a operação da chaminé.

Em comparação com as pilhas refrigeradas a ar de cátodo aberto, as pilhas refrigeradas a ar de cátodo fechado são menos afetadas por fatores ambientais (como temperatura, umidade e qualidade do ar) devido ao fornecimento de ar e à dissipação de calor independentes. Além disso, podem, até certo ponto, evitar o impacto adverso do ar poluído na vida útil das células de combustível, resultando em maior durabilidade e vida útil mais longa.

"O desempenho de chaminés resfriadas a ar com cátodo fechado depende em grande parte do projeto dos canais de gás e coletores para distribuir uniformemente o ar fornecido", afirmou um diretor técnico de uma empresa de chaminés domésticas. Chaminés resfriadas a ar com cátodo fechado exigem subsistemas complexos de suprimento de ar, que podem incluir compressores, umidificadores, filtros de ar, etc. Isso também as torna relativamente menos afetadas pelas condições ambientais, especialmente temperatura e umidade.

É claro que as vantagens das pilhas refrigeradas a ar de cátodo fechado baseiam-se em sua estrutura relativamente complexa, o que também resulta em seu custo relativamente mais alto em comparação com as pilhas refrigeradas a ar de cátodo aberto. Como a Gaogong Hydrogen Power apurou na pesquisa, em junho de 2025, sob a premissa de aquisição em massa, o preço das células de combustível refrigeradas a ar de cátodo aberto era geralmente superior a 4.000 RMB/kW, e o preço dos sistemas refrigerados a ar de cátodo fechado era pelo menos 30% superior ao dos primeiros.

Nesta fase, chaminés resfriadas a ar com cátodo fechado são adequadas para aplicações de alta densidade de potência (superior a 1 A/cm²). Os cenários de aplicação exigem espaço suficiente para sistemas auxiliares de células de combustível (subsistemas de resfriamento, suprimento de ar e pré-tratamento), com uma faixa de potência típica entre 2 kW e 100 kW.

No geral, nesta fase, à medida que a indústria de células de combustível se expande gradualmente de sistemas de pilhas refrigeradas a água de alta potência usados em veículos comerciais e automóveis de passageiros para sistemas de pilhas refrigeradas a ar de pequena e média potência, como UAVs, empilhadeiras e veículos de duas rodas, a expansão do mercado de células de combustível fechadas refrigeradas a ar está apenas começando. Resta saber se elas conseguirão conquistar mais participação de mercado com suas próprias vantagens. Da perspectiva das tendências futuras de desenvolvimento tecnológico, pesquisas futuras sobre pilhas fechadas refrigeradas a ar precisam se concentrar na minimização dos sistemas de suporte para reduzir a complexidade, a carga parasitária e o espaço de piso do sistema geral, bem como na condução do gerenciamento e controle do sistema para atingir o desempenho ideal.