对于重型、大吨位和长距离车辆，使用氢为燃料电池提供动力似乎是大幅减少空气污染的最佳解决方案之一。 氢气也被证明是交通脱碳的有效解决方案。事实上，在 PNRR（意大利国家恢复和复原计划）和 2020 年欧洲能源计划中都对这种能源给予了极大的关注。 UFI 滤清器是过滤以及内燃机、混合动力和电动汽车热交换器生产领域的领先公司，早在 2017 年就开始分析与各种不同形式的动力相关的未来可能情景，包括在燃料电池中使用氢的挑战以及过滤相关问题，特别关注空气过滤器燃料电池阴极，这是一种在净化进入系统的空气方面发挥战略和基础作用的元素。 这种经过过滤的空气在电池内充当燃烧剂，其中存在的氧气通过能够发电的电化学过程与氢气发生反应。
背景
过滤空气从未如此重要
在到达压缩机然后被输送到电池之前，进入系统的空气必须经过高效过滤，不仅要去除颗粒物，还要去除有害气体，如 SO X、NO X、H 2 S 、CO、O 3 和 NH 3 ，以及 VOC（挥发性有机化合物），例如苯和甲苯。 这些对燃料电池有害的气体，通常是源自人类活动的人为化合物（传统燃烧的产物和石油衍生的产物）； 这些物质在空气中的浓度因地理环境而异。
就发动机空气过滤而言，燃料电池中的空气过滤比在传统吸热式发动机中起着更为重要的作用。 为什么？ 多年来进行的多项研究表明，即使是极少量的气态颗粒（我们不仅仅是在谈论 PPM——百万分之一，甚至是 PPB——十亿分之一）也会显着降低电池的性能和寿命。 这是由多种因素造成的，包括催化剂的污染，这是决定性的——这是触发将氢气和氧气转化为电能和水所必需的反应的原因。 催化剂是燃料电池的基本组成部分，实际上由昂贵的铂（或其他贵金属）组成。 杂质的存在会损害其性能和功能，产生不可逆转的影响，并可能随着时间的推移逐渐退化，从而影响电池的使用寿命。 在气路中，压缩机也是关键元件； 该部件对固体空气污染物非常敏感，会影响其性能。
但是有空气和空气……
这些电池使用环境空气提供触发与氢气发生电化学反应所需的氧气。 但是，正如我们所知，空气在任何地方都不一样，它的特性取决于许多因素，例如温度、海拔高度、当地污染等。因此，在开发阴极空气过滤器时必须考虑这种空气的质量及其在车辆中的使用位置，因为在一个地区有效的解决方案不一定在另一个地区有效。
UFI 过滤器解决方案
由 UFI 滤清器开发并专为燃料电池 OE 应用设计的阴极空气过滤器具有双重功能（过滤固体颗粒和吸收气态污染物），具有双层结构，两层都包含在一个盒子内； 其在车辆内部的形状和位置根据 OEM 的要求而有所不同。 这种配置使空气阴极过滤器的每一层都可以根据给定的车辆、使用区域和/或行驶距离以及过滤器的预期使用寿命进行专门化定制，从而保证最佳性能。
第一层作为物理屏障；它分离固体颗粒，结构类似于内燃机动车发动机空气过滤系统中使用的结构。 它使用合成介质制成，与传统过滤器相比具有不同的矩阵和厚度，提供不同的累积特性和低系统负载损失。 它可以捕获所有类型的灰尘，包括极细的颗粒以及盐粒。 事实上，盐在冬天用于道路除霜并且存在于沿海地区，对燃料电池有害。 第一层的定位——第二层的上游——具有战略意义，因为它用于保护存在于第二层中的活性炭，该活性炭对限制其吸收气体能力的微粒的存在非常敏感。
第二层具有化学功能； 通过吸附去除气态污染物。 它由具有无纺布基质（无纺布）的过滤介质制成，其中混合了各种类型的活性炭。 得益于 UFI滤清器在生产过滤材料方面的经验，用于此特定应用的活性炭与传统上使用的不同； 相反，这些已经通过特定的热处理和与无机盐的化学反应进行了修改。 这样，除了具有不同的物理孔尺寸（由于表面处理）之外，活性炭还具有吸收气体的能力，并通过各种化学键与这些气体结合。 UFI 滤清器可以为客户提供针对特定应用的同一过滤器的多种选择； 在这种情况下，不同的活性炭混合物是变化的元素，可以考虑到车辆销售的不同区域。
得益于UFI 滤清器研究和生产过滤介质方面的综合专业知识，其生产的创新阴极空气过滤器解决方案脱颖而出。 这种知识既存在于过滤介质所用的材料和不同几何形状的应用中，也存在于过滤器本身的加工方式中，可以提高产品的性能。 褶皱就是一个例子：褶皱过滤器提供的性能与褶皱本身的创建方式密切相关。 在 UFI 滤清器，一个高度专业化的部门致力于研究和寻找最佳参数，然后将这些参数传递给公司的各个全球工厂，以确保实现全面相同的高水平性能。
还有更多
对于某些应用，除了两层之外，UFI 滤清器还提供用于空气初步处理的预分离元件。 例如，在尘土飞扬的地区，这可能含有大量固体颗粒物质，必须在到达阴极空气过滤器之前将其去除。
第一个功能原型
许多功能性 UFI 过滤器原型，旨在用于卡车、公共汽车和轻型商用车的全球 OEM 应用，已经在世界不同地区进行测试，并且这些原型的材料即将最终定稿。 量产计划于 2025-26 年开始。
凭借其专业知识、OE 血统和全球工业足迹，UFI 滤清器已为可持续交通的未来做好准备。
