Τι είναι το Fuel Cell Aircraft; | 10+ Σημαντικές έννοιες και γεγονότα

Αεροσκάφη κυψελών καυσίμου

Πηγή εικόνας: “Κυψέλη καυσίμου υδρογόνου της Toyota στο Ne Ne του 2014"(CC BY-SA 2.0) με Τζόζεφ Μπρεντ

Το θέμα της συζήτησης: Αεροσκάφη με κινητήρα καυσίμου | Fuel Cell Aircraft και προοπτικές υδρογόνου ως αεροπορικό καύσιμο

Τι είναι ένα αεροσκάφος κυψελών καυσίμου;

Αεροσκάφη κυψελών καυσίμου υδρογόνου

Η αεροπορική βιομηχανία προσπαθεί εκτενώς να γίνει πράσινη όσον αφορά τη χρήση καυσίμων. Μελέτη και ανάλυση εκτελούνται εκτενώς για τον προσδιορισμό του υδρογόνου ως βιώσιμη εναλλακτική λύση. Έντυπα σχέδια και μοντέλα έχουν αποδειχθεί από μερικές από τις κορυφαίες αεροπορικές εταιρείες, οπότε είναι σημαντικό να ενημερώσουμε τον εαυτό μας με την έρευνά τους. Ας ξεκινήσουμε με την ορολογία «Fuel Cell Aircraft».

Ένα αεροσκάφος που χρησιμοποιεί καύσιμο υδρογόνου ως κύρια πηγή ενέργειας ονομάζεται αεροσκάφος κυψελών καυσίμου. Είτε ο κινητήρας τζετ είτε άλλος τύπος κινητήρα εσωτερικής καύσης μπορεί να κάψει υδρογόνα ή να τα χρησιμοποιήσει για να τροφοδοτήσει μια κυψέλη καυσίμου για να παράγει ισχύ για μια έλικα. Σε αντίθεση με τα περισσότερα αεροσκάφη που χρησιμοποιούν φτερά αποθήκευσης καυσίμου, τα αεροσκάφη κυψελών καυσίμου υδρογόνου συνήθως αναπτύσσονται στην άτρακτο σε δεξαμενές καυσίμου υδρογόνου.

αεροσκάφη κυψελών καυσίμου
Fuel Cell Aircraft HY4; Πηγή εικόνας: DLR, CC-BY 3.0, HY4 2016-09-29 ueber Flughafen ΣτουτγκάρδηCC BY 3.0 DE

Τι είναι το κύτταρο καυσίμου υδρογόνου;

Κυψέλη καυσίμου υδρογόνου

Πρόκειται για μια σημαντική τεχνολογία με δυνατότητα που προσφέρει μια σειρά από βιομηχανίες, όπως αυτοκίνητα και βαρέα κιβώτια, σημαντική ενεργειακή απόδοση και οφέλη απο-ανθρακοποίησης. Σήμερα η τεχνολογία πετρελαίου υδρογόνου χρησιμοποιείται για διάφορους σκοπούς, η οποία περιλαμβάνει την παροχή εφεδρικής ικανότητας έκτακτης ανάγκης για κρίσιμες εγκαταστάσεις όπως τα νοσοκομεία, την αντικατάσταση του ηλεκτρικού δικτύου για βασικές εγκαταστάσεις φορτίου, όπως τα κέντρα δεδομένων.

Μπορούν οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου να χρησιμοποιηθούν σε επίπεδα; | Τα αεροπλάνα χρησιμοποιούν κυψέλες καυσίμου ?

Στο εγγύς μέλλον, θα μπορούσαν ενδεχομένως να τροφοδοτούνται τα πάντα, από αστικές περιοχές χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα έως φορητούς υπολογιστές έως μελλοντικά αεροσκάφη κυψελών καυσίμου μηδενικών εκπομπών. Διάφορες ερευνητικές μελέτες έχουν δείξει ότι τα μεγάλα εμπορικά αεροσκάφη κυψελών καυσίμου υδρογόνου είναι πρακτικά κατασκευασμένα εντός του 2020. Ωστόσο, πιθανότατα θα είναι σε λειτουργία μόνο κοντά στο έτος 2030. Το ενδιαφέρον για τη χρήση αεροσκαφών κυψελών καυσίμου ως προσωπικών αεροσκαφών έχει αυξηθεί στο εγγύς μέλλον.

Στο ευρωπαϊκό ερευνητικό έργο, αξιολογήθηκε η τεχνική και μηχανική σκοπιμότητα, η προοπτική ασφάλειας, οι περιβαλλοντικές συμβατότητες και οι οικονομικές βιωσιμότητες της χρήσης υγρού υδρογόνου (H2) ως αεροπορικού καυσίμου σε συνεργασία με την Airbus, μαζί με 33 οργανισμούς εταίρους που περιέχονται σε καύσιμο αεροσκάφη κυψέλης και ονομάστηκε CRYOPLANE, μια λεπτομερής έκθεση δημοσιεύθηκε το 2003.

Πώς δημιουργήθηκε το Hydrogen Fuel Cell;

Ιστορία της κυψέλης καυσίμου υδρογόνου

Ο Sir William Grove, ένας κριτικός-επιστήμονας, επινόησε μια μοναδική ιδέα το 1838: να χτίσει ένα κελί με δύο ανεξάρτητα σφραγισμένα διαμερίσματα, καθένα από τα οποία τροφοδοτείται από αέριο υδρογόνο ή οξυγόνο. Ονόμασε τη συσκευή του ως «βολταϊκή μπαταρία αερίου» εκείνη την εποχή. Δυστυχώς, δεν παρήγαγε αρκετό ηλεκτρισμό για να είναι χρήσιμο. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, ο Άγγλος μηχανικός Francis Thomas Bacon άρχισε να ενδιαφέρεται για αυτό και, το 1932, δημιούργησε το πρώτο κελί καυσίμου υδρογόνου-οξυγόνου στον κόσμο για να γίνει πραγματικότητα, το οποίο χρησιμοποιείται σήμερα για την κατασκευή της έννοιας του αεροσκάφους κυψελών καυσίμου. Η κυψέλη καυσίμου της Bacon έγινε επιτυχία στη διαστημική βιομηχανία, όπου χρησιμοποιήθηκε για την τροφοδοσία δορυφόρων και πυραύλων για επιχειρήσεις εξερεύνησης του διαστήματος, όπως το Apollo 11.

Τον Φεβρουάριο του 1957, ένα NACA Martin B-57B πειραματίστηκε και μεταφέρθηκε για 20 λεπτά με υδρογόνο αντί για καύσιμο jet για έναν από τους δύο κινητήρες του Wright J65. Το Tu-155, ένα αναβαθμισμένο αεροσκάφος Tu-154, πέταξε για πρώτη φορά στις 15 Απριλίου 1988, ως το πρώτο πειραματικό αεροσκάφος κυψελών καυσίμου με υδρογόνο.

Αεροσκάφη κυψελών καυσίμου; Πηγή εικόνας: aeroprints.comCCCP-85035 Tupolev Tu.155 (7286104458)CC BY-SA 3.0

Αεροσκάφη κυψελών καυσίμου υδρογόνου Boeing | Αεροσκάφη Boeing Fuel Cell

Η Boeing παρήγαγε και λειτούργησε το πρώτο αεροσκάφος υδρογόνου στον κόσμο το 2008. Κατά την απογείωση και την ανάβαση, οι κυψέλες καυσίμου ενός αεροπλάνου αυξήθηκαν με ηλεκτρισμό από μπαταρίες ιόντων λιθίου. Το Phantom Eye (προοριζόταν να πραγματοποιήσει αποστολές αναγνώρισης τεσσάρων ημερών σε ύψος 20,000 μέτρων), ένα μη επανδρωμένο εναέριο όχημα με υγρά υδρογόνο, παρουσιάστηκε τέσσερα χρόνια αργότερα. Ωστόσο, η Boeing δεν μπόρεσε να πουλήσει το UAV στον στρατό, και τώρα εκτίθεται σε μουσείο μόνο ως εναέριο όχημα με υγρά υδρογόνο.

κύστεις κυψελών καυσίμου αεροσκαφών

Γιατί οι κυψέλες καυσίμου δεν αντικαθιστούν κινητήρες τζετ;

Η χρήση του υδρογόνου ως καυσίμου αεροσκάφους έχει αποδειχθεί από την Boeing μέσω της ιδέας της Phantom Eye. Ωστόσο, σύμφωνα με τον Mike Sinnett (VP, Product Development, Boeing Aviation) σχολίασε ότι απαιτείται πρόσθετη έρευνα για την αξιολόγηση της ασφάλειας των παραγόντων για τη δομή ενός αεροσκάφους και τις δεξαμενές καυσίμων ώστε να λειτουργούν με ασφάλεια όπως τα σημερινά αεροσκάφη.

Αυτό συνεπάγεται ότι το καύσιμο υδρογόνου δεν θα χρησιμοποιηθεί σε αεροσκάφη κυψελών καυσίμου της Boeing για περισσότερο από δύο δεκαετίες από τώρα και ότι οι κινητήρες για αεροσκάφη μιας δεκαετίας από τώρα έχουν ήδη κατασκευαστεί.

Ανάπτυξη του Phantom Eye

Το Phantom Eye ανέπτυξε το προηγούμενο επίτευγμα της Boeing με το πιστόλι Boeing Condor, το οποίο δημιούργησε πολλαπλά υψόμετρα και ρεκόρ αντοχής στα τέλη της δεκαετίας του 1980. Η Boeing δούλεψε επίσης στο Phantom Ray UAV ως δοκιμαστικό κρεβάτι για καινοτόμες τεχνολογίες, καθώς και ένα μεγαλύτερο μη επανδρωμένο εναέριο όχημα HALE που μπορεί να πετάξει για πάνω από δέκα ημέρες και να μεταφέρει ωφέλιμα φορτία 900 κιλών ή περισσότερο.

Το σύστημα πρόωσης του Phantom Eye (Σχεδιασμένο σε συνδυασμό με το σύστημα πρόωσης και το πλαίσιο αέρα) πέρασε μια δοκιμή θαλάμου υψόμετρου 80 ωρών την 1η Μαρτίου 2010.  Οι Ball Aerospace, Aurora Flight Sciences, Ford Motor Company και MAHLE Power train συνεργάστηκαν στην τεχνολογική πρόοδο για να δημιουργήσουν το Phantom Eye, το οποίο τελικά παρουσιάστηκε στις 12 Ιουλίου 2010.

Ο Darryl Davis, επικεφαλής του τμήματος προηγμένων ιδεών της Boeing's Phantom Works, πιστεύει ότι το "Phantom Eye demonstrator" είναι ένα μοντέλο ακριβείας κλίμακας 60-70% ενός αντικειμενικού συστήματος. Με μόλις τέσσερα επίπεδα, το πρωτότυπο Phantom Eye μπορεί να οδηγήσει σε ένα αντικειμενικό σύστημα ικανό να παρέχει κάλυψη σε μεγάλη περιοχή όλο το χρόνο.

Πώς θα λειτουργήσει η κυψέλη υδρογόνου;

Μια συμβατική κυψέλη καυσίμου υδρογόνου για ένα αεροσκάφος κυψελών καυσίμου αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια (μια άνοδο και μια κάθοδο) αποσπασμένη από μια ηλεκτρολυτική μεμβράνη. Αυτό λειτουργεί ως εξής:

  1. Το υδρογόνο βγαίνει στην κυψέλη καυσίμου μέσω της ανόδου. Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια σχηματίζονται μέσω διαίρεσης των ατόμων υδρογόνου, λόγω της αντίδρασής τους με έναν καταλύτη. Η κάθοδος, από την άλλη πλευρά, επιτρέπει την είσοδο οξυγόνου από τον παρακείμενο αέρα.
  2. Τα θετικά φορτισμένα πρωτόνια ταξιδεύουν στην κάθοδο μέσω της διαπερατής μεμβράνης ηλεκτρολύτη. Η αρνητικά φορτισμένη έξοδος ηλεκτρονίων από την κυψέλη, παρέχοντας ένα ρεύμα ικανό να τροφοδοτήσει ένα ηλεκτρικό ή υβριδικό ηλεκτρικό σύστημα πρόωσης.
  3. Τα πρωτόνια και το οξυγόνο συνδυάζονται στην κάθοδο για να σχηματίσουν νερό.

Ιδιότητες υδρογόνου

Η ειδική ενέργεια του υδρογόνου είναι τριπλάσια από εκείνη του συνηθισμένου καυσίμου jet, αν και έχει χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα. Οι δεξαμενές από ανθρακονήματα, που μπορούν να αντέξουν πίεση 700 bar, χρησιμοποιούνται στα αεροσκάφη. Είναι επίσης δυνατή η χρήση κρυογονικού υγρού υδρογόνου.

Ας υποθέσουμε ότι το υδρογόνο διατίθεται εύκολα από πηγή ενέργειας με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, όπως αιολική ή πυρηνική. Σε αυτήν την περίπτωση, θα εκπέμπει λιγότερα αέρια θερμοκηπίου, τα οποία περιλαμβάνουν υδρατμούς και μικρή ποσότητα οξειδίου του αζώτου στα αεροσκάφη από ό, τι στις υπάρχουσες περιπτώσεις. Επί του παρόντος, μόνο μια μικρή ποσότητα Η2 παράγεται χρησιμοποιώντας πηγή ενέργειας χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και υπάρχουν διαφορετικά σημαντικά εμπόδια στη χρήση υδρογόνου σε αεροσκάφη. Το υδρογόνο είναι ακριβότερο από τα ορυκτά καύσιμα λόγω της μεθόδου παραγωγής του και των σχετικών αναποτελεσματικότητάς του με τη χρήση τρεχουσών τεχνολογιών.

Το LH2 είναι ένα από τα πιο αποτελεσματικά μηχανικά ψυκτικά. Έχει προταθεί να κρυώνει στον αέρα για πολύ γρήγορα αεροσκάφη ή ακόμη και για το δέρμα του ίδιου του αεροσκάφους, ειδικά για τα αεροσκάφη σκρατς.

Βάρος και ενεργειακή πυκνότητα

Είτε σε αέρια είτε σε υγρή μορφή, το επιπλέον βάρος που απαιτείται για την αποθήκευση καυσίμου είναι το κύριο εμπόδιο για την πτήση με υδρογόνο σε αεροσκάφη κυψελών καυσίμου. Η κατασκευή ελαφρών δεξαμενών με μόνωση κενού που διατηρούν υγρό υδρογόνο κάτω από το σημείο βρασμού του 20 Kelvin θα είναι το ζήτημα για το υγρό υδρογόνο. Επειδή οι δεξαμενές πρέπει να υποστούν υψηλές πιέσεις από 250 έως 350 bar, το αέριο έχει υψηλότερη ποινή βάρους.

Η ενεργειακή πυκνότητα του υγρού υδρογόνου είναι 2.8 φορές μεγαλύτερη από την αεροπορική βενζίνη. Ωστόσο, σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο της Argonne, τα αεροπορικά καύσιμα ξεπερνούν το υδρογόνο κατά έναν παράγοντα 1.6 όσον αφορά το συνδυασμένο βάρος καυσίμου και δεξαμενής. Σε αντίθεση με τα αεροπορικά καύσιμα, τα οποία αποτελούν περίπου το 78% του συνολικού βάρους της δεξαμενής και των καυσίμων, το υγρό υδρογόνο αποτελεί μόνο το 18% του συνολικού βάρους στα σύγχρονα συστήματα αποθήκευσης. Υποστηρίζεται ότι το κλάσμα βάρους καυσίμου πρέπει να φτάσει τουλάχιστον το 28% για να ανταγωνιστεί τα ορυκτά καύσιμα. Το υγρό υδρογόνο έχει πολύ χαμηλότερη ενέργεια ανά μονάδα όγκου από τους υδρογονάνθρακες.

Ενεργειακή πυκνότητα καυσίμων - οριζόντια ανά μάζα, κάθετη ανά όγκο. Πηγή εικόνας: Σκοτ ΝτιλΠυκνότητα ενέργειας, επισημαίνεται ως δημόσιος τομέας, περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με Wikimedia Commons

Ωστόσο, σύμφωνα με τον Phillip Ansell, διευθυντή του Πανεπιστημίου του Ιλλινόις στο Κέντρο Champaign για τις Ηλεκτρικές Τεχνολογίες Υψηλής Απόδοσης για αεροσκάφη που χρηματοδοτείται από την Urbana-NASA, διαφορετικά μέρη του αεροσκάφους όπως τα φτερά και η άτρακτο μπορούν να τροποποιηθούν μεμονωμένα ή συλλογικά για αύξηση της αεροδυναμικής έλξης, που προκύπτει από την επιπλέον εξωτερική επιφάνεια που απαιτείται για να φιλοξενήσει μεγαλύτερες δεξαμενές υδρογόνου.

Πλεονεκτήματα του κυττάρου καυσίμου υδρογόνου

Οι κυψέλες καυσίμου (που χρησιμοποιούν καθαρό υδρογόνο, επομένως χωρίς άνθρακα), είναι μια καθαρή πηγή ενέργειας, καθώς παράγουν ηλεκτρισμό μέσω μιας ηλεκτροχημικής αντίδρασης. Τα παρακάτω είναι μερικά πιο σημαντικά οφέλη των κυψελών καυσίμου:

  1. Οι κυψέλες καυσίμου, σε αντίθεση με τις μπαταρίες, δεν απαιτούν επαναφόρτιση και μπορούν να συνεχίσουν να δημιουργούν ενέργεια όσο υπάρχει διαθέσιμη πηγή καυσίμου (υδρογόνο).
  2. Τα μεμονωμένα στοιχεία καυσίμου μπορούν να «στοιβάζονται» για να δημιουργήσουν μεγαλύτερα συστήματα που μπορούν να παράγουν περισσότερη ισχύ, επιτρέποντας την επεκτασιμότητα. Οι στοίβες κυψελών καυσίμου μπορούν να συζευχθούν για να σχηματίσουν συστήματα μεγάλης κλίμακας, πολλαπλών μεγαβάτ, ενώ μια μεμονωμένη κυψέλη καυσίμου ικανή να παράγει επαρκή ηλεκτρική ενέργεια για την ενίσχυση συγκεκριμένης εφαρμογής.
  3. Οι κυψέλες καυσίμου είναι αθόρυβες και αξιόπιστες καθώς δεν έχουν κινούμενα μέρη.

Είναι το υδρογόνο βιώσιμο καύσιμο για αεροσκάφη;

Τρεις μοναδικές έννοιες έχουν δημιουργηθεί από την Airbus για αεροσκάφη κυψελών καυσίμου υδρογόνου που μπορούν να μεταφέρουν έως 200 επιβάτες και καλύπτουν μια απόσταση που κλείνει έως 2000 ναυτικά μίλια (3700 χιλιόμετρα) Κάθε ένα από αυτά αποτελείται από ένα εννοιολογικό υβριδικό σύστημα που περιέχει στρόβιλους καύσης και κινητήρες με κινητήρα κυψελών καυσίμου. Σε ένα στροβιλοηλεκτρικό σύστημα, ένας αεριοστρόβιλος που τροφοδοτείται με υδρογόνο τροφοδοτεί μια ηλεκτρική γεννήτρια, ενώ ένας ηλεκτροκινητήρας οδηγεί τον ανεμιστήρα.

Η Airbus σχεδιάζει να τροφοδοτήσει τα μελλοντικά αεροσκάφη 300 έως 400 θέσεων μεγάλης εμβέλειας χρησιμοποιώντας συνθετικά καύσιμα που προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές και όχι υδρογόνο. Η προσαρμογή του υδρογόνου σε αεροπλάνα που θα αδειάζονται και θα αναπληρώνονται πολλές φορές την ημέρα θα είναι μια νέα πρόκληση για την εταιρεία, ακόμα κι αν έχει ήδη εμπειρία με το καύσιμο σε εφαρμογές αεροδιαστημικής.

Επισκευή κυψελών καυσίμου αεροσκαφών | Συντήρηση κυψελών καυσίμου αεροσκαφών

Η παρουσία διαρροής καυσίμου στον πυθμένα του αεροσκάφους είναι συνήθως το πρώτο σημάδι διαρροής. Ενώ ψάχνετε για την πηγή της διαρροής, είναι απαραίτητο να σημειώσετε ότι το καύσιμο μπορεί να ταξιδεύει αρκετά μακριά πριν φτάσει σε μια θέση εξόδου. Μπορεί να είναι δύσκολο να εντοπιστεί η πηγή της διαρροής ως αποτέλεσμα αυτού. Κάποιος πρέπει να ακολουθήσει τη διαδρομή διαρροής προτού αντιμετωπίσει οποιαδήποτε υποψία, χωρίς να υποθέσει ότι το στοιχείο διαρροής καυσίμου βρίσκεται πολύ κοντά στην ορατή διαρροή.

Οι διαρροές πρέπει να ελέγχονται στις συνδέσεις, τους εύκαμπτους σωλήνες και τις περιοχές εξαερισμού. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι μόνο και μόνο επειδή η κυψέλη καυσίμου διαρρέει δεν δημιουργεί την ανάγκη αντικατάστασης. Σε μια κυψέλη καυσίμου, υπάρχουν μερικές διαρροές που μπορούν να επιδιορθωθούν όπως:

  1. Οι σφιγκτήρες των εύκαμπτων σωλήνων είναι πολύ χαλαροί
  2. Οι βίδες στον πομπό είναι χαλαρές.
  3. Ελαττωματικά παρεμβύσματα
  4. Μπουλόνια με χαλαρή πλάκα ή λαιμό πλήρωσης
  5. Ο λαιμός πλήρωσης ή η σωλήνωση έχουν ρωγμές σε αυτό.

Οι συνδέσεις κυψελών καυσίμου διπλής σύσφιξης αποφεύγουν διαρροές σε παλαιότερα κελιά, αλλά είναι επίσης χρήσιμες για νεότερα κελιά με μεγάλες διασυνδέσεις. Το καουτσούκ θα καθιζάνει αφού σφίξουν οι σφιγκτήρες. Ως αποτέλεσμα, μια ώρα μετά την αρχική εγκατάσταση, είναι καλή ιδέα να σφίξετε ξανά όλους τους σφιγκτήρες.

Ταινία κυψελών καυσίμου αεροσκαφών

Εξετάστε την περιοχή γύρω από την κοιλότητα καυσίμου για απώλεια διάβρωσης. Αφαιρέστε την υπόλοιπη ταινία και τα υπολείμματα. Το ΜΕΚ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εύκολη αφαίρεση υπολειμμάτων ταινιών. Αφαιρέστε όλα τα FOD, ιδίως τα μεταλλικά ξέσματα, τα οποία μπορούν να καταστρέψουν γρήγορα μια πρόσφατα εγκατεστημένη κυψέλη καυσίμου.

Προσέξτε να χρησιμοποιήσετε την ταινία κυψελών καυσίμου ενώ πατάτε το χιτώνιο. Η καταλληλότητα της ταινίας αγωγού ή της ηλεκτρικής ταινίας δεν δικαιολογεί την αντικατάσταση της ταινίας κυψελών καυσίμου. Η ταινία και η κόλλα που χρησιμοποιούνται στην κυψέλη καυσίμου είναι αξιοσημείωτα άθικτα κατά τη διάρκεια ενός καυσίμου, σε αυτήν την περίπτωση, η ταινία αγωγού, η ηλεκτρική ταινία και άλλες ταινίες δεν θα λειτουργούν.

Όλα τα πριτσίνια και τα άκρα πρέπει να κολληθούν με ταινία κυψελών καυσίμου. Η εργασία με μικρά τμήματα ταινίας (μήκους περίπου 6 ιντσών) είναι συνήθως ευκολότερη από την εργασία με μεγάλα τμήματα, ιδιαίτερα εάν η ταινία είναι δύσκολο να φτάσει σε περιοχές τυφλά. Σε δύσκολα μέρη, ένας καθρέφτης μπορεί επίσης να σας βοηθήσει να δείτε τι κάνετε.

Καθαριστικό κυψελών καυσίμου αεροσκαφών

Αφαιρέστε τα υπόλοιπα καύσιμα από την κυψέλη καυσίμου πριν από τη συσκευασία για την αποστολή. Η κυψέλη καυσίμου πρέπει να καθαρίζεται με ζεστό νερό και υγρό σαπούνι πιάτων, σύμφωνα με την Hartwig Aircraft Fuel Cell Repair. Η διαδικασία καθαρισμού και στεγνώματος πρέπει να ακολουθείται από αναδίπλωση και συσκευασία του κελιού για την αποστολή στις εγκαταστάσεις επισκευής. Πριν από την αποστολή, ορισμένοι μηχανικοί προσθέτουν μια μεμβράνη λαδιού στο κελί για να διατηρήσουν το κελί. Η Eagle Fuel Cells συνιστά ανεπιφύλακτα να μην το πράξει, δηλώνοντας ότι δεν απαιτείται η επικάλυψη του κελιού με λάδι εις βάρος της πρόσθετης εργασίας.

Συγκόλληση κυψελών καυσίμου αεροσκαφών | Συγκόλληση κυψελών καυσίμου αλουμινίου αεροσκαφών

Ο κοινός φακός οξυ-καυσίμου (συγκόλληση οξυ-καυσίμου ή OFW) υπήρξε ένας σημαντικός παράγοντας στη διαδικασία σύνδεσης αλουμινίου. Στη δεκαετία του 1850, το οξυ-υδρογόνο που δημιουργήθηκε με ηλεκτρόλυση χρησιμοποιήθηκε για τη φλόγα μετάλλων συγκόλλησης με χαμηλά σημεία τήξης, όπως χρυσός, ασήμι, χαλκός και πλατίνα. Η ανακάλυψη του ακετυλενίου είναι αξιοσημείωτη επειδή συνδέθηκε με το κυνήγι μιας νέας μεθόδου κατασκευής μετάλλου αλουμινίου.

Στη βιομηχανία αεροσκαφών, το οξυ-υδρογόνο συνδέεται συχνότερα με το OFW από το οξυ-ακετυλένιο, αλλά όχι λόγω οποιουδήποτε τεχνικού οφέλους. Το ακετυλένιο εκχωρήθηκε ρητά για χρήση στα ναυπηγεία λόγω της οικονομίας του πολέμου, αφήνοντας το υδρογόνο ως τη μόνη εναλλακτική λύση. Επειδή η ανάμειξη των υπολειμμάτων ακετυλενίου με αέριο υδρογόνο μπορεί να οδηγήσει σε τυχαία καταστροφή, η χρήση υδρογόνου ως καυσίμου απαιτεί ένα ολόκληρο ξεχωριστό ρεζερβουάρ, ρυθμιστή, σωλήνα και φακό.

Επιπλέον, το υδρογόνο δεν παράγει αιθάλη, η οποία μπορεί να είναι χρήσιμη ως δείκτης θερμοκρασίας κατά την ανόπτηση φύλλου αλουμινίου. Το κόστος παραγωγής καυσίμου (με εφικτή εγκατάσταση ηλεκτρόλυσης) και μια κάπως καθαρότερη εμφάνιση ζώνης συγκόλλησης (λόγω της απουσίας άνθρακα στην περιοχή της φλόγας) ίσως πλεονεκτήματα του υδρογόνου.

Ποια είναι η διάρκεια ζωής του στοιχείου καυσίμου;

Διάρκεια ζωής κυψελών καυσίμου αεροσκαφών

Η πλειονότητα των αεροπλάνων που χρησιμοποιούνται σήμερα έχουν ξεπεράσει την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής τους. Πολλά από αυτά τα αεροπλάνα έχουν υποστεί μία ή περισσότερες αλλαγές στο αεροσκάφος ή τα αεροηλεκτρονικά. Η διάρκεια ζωής ενός στοιχείου καυσίμου, από την άλλη πλευρά, συχνά παραβλέπεται επειδή δεν περιλαμβάνεται σε πολλά κυβερνητικά έγγραφα, εγχειρίδια αεροσκαφών ή αεροσκάφη.

Οι κρίσιμοι διάφοροι παράγοντες μεταξύ των στόλων περιλαμβάνουν τις ώρες πτήσης, τις περιβαλλοντικές συνθήκες και τους κύκλους αφαίρεσης και επανεγκατάστασης. Ως αποτέλεσμα, η πρόβλεψη της διάρκειας ζωής ενός στοιχείου καυσίμου είναι αδύνατη. Δεν είναι δυνατή η ανακατασκευή, η ανακαίνιση ή η επισκευή κυψελών καυσίμου. Η απεικόνιση κυψελών καυσίμου όπως αυτή είναι λανθασμένη.

Ωστόσο, μπορούμε να πούμε ότι κάθε στοιχείο καυσίμου ηλικίας άνω των 15 ετών σε αεροσκάφος κυψελών καυσίμου πρέπει να αξιολογηθεί για αντικατάσταση. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό εάν το αεροσκάφος υποβάλλεται σε σημαντικές τροποποιήσεις που απαιτούν την αφαίρεση του κελιού. Πρέπει να τονιστεί ότι, ανάλογα με το πρόγραμμα των αεροσκαφών, οι δυνάμεις των ΗΠΑ κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η τυπική διάρκεια ζωής πρέπει να είναι 10 έως 12 χρόνια. Σε γενικές γραμμές, οι εκτεταμένες επισκευές σε οποιαδήποτε κυψέλη καυσίμου είναι άνω των 12 ετών και αναμένεται να παραμείνουν σε λειτουργία για περισσότερο από 12 μήνες είναι σπατάλη χρημάτων.

Ποιο είναι το μελλοντικό καύσιμο για αεροπλάνα;

Αναδυόμενα αεροπορικά καύσιμα

Τα οφέλη του υδρογόνου έχουν πρόσφατα αποκαλυφθεί και η αεροπορική βιομηχανία λαμβάνει υπόψη. Σύμφωνα με τον Fymat, η Airbus θέλει να δημιουργήσει το 1 στον κόσμοst  μηδενικές εκπομπές εμπορευματοποιημένων αεροπλάνων έως το 2035.

Σύμφωνα με πηγές, η ZeroAvia, μια εταιρεία με έδρα τις ΗΠΑ, θέλει να παράγει ένα αεροσκάφος κυψελών καυσίμου υδρογόνου για περίπου 20 επιβάτες έως το 2024. Έχει ήδη εξασφαλίσει επιδοτήσεις 5 εκατομμυρίων δολαρίων από τρία κυβερνητικά προγράμματα του Ηνωμένου Βασιλείου και έχει προσελκύσει επιτυχώς το ενδιαφέρον 12 περιφερειακών αερομεταφορέων από το Ηνωμένο Βασίλειο, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρωπαϊκή Ένωση.

Τώρα που έχετε μάθει για το υδρογόνο ως πιθανό καύσιμο αεροπορίας, πλοηγηθείτε για να μάθετε για το σύστημα αποθήκευσης του καυσίμου- Σύστημα δεξαμενής καυσίμων αεροσκαφών.

Σχετικά με την Esha Chakraborty

Έχω ένα υπόβαθρο στην Αεροδιαστημική Μηχανική, επί του παρόντος εργάζομαι για την εφαρμογή της Ρομποτικής στην Άμυνα και τη Διαστημική Επιστήμη Βιομηχανία. Είμαι συνεχής μαθητής και το πάθος μου για τις δημιουργικές τέχνες με κάνει να τείνω να σχεδιάζω νέες ιδέες μηχανικής.
Με τα ρομπότ να αντικαθιστούν σχεδόν όλες τις ανθρώπινες ενέργειες στο μέλλον, θέλω να φέρω στους αναγνώστες μου τις θεμελιώδεις πτυχές του θέματος με έναν εύκολο αλλά ενημερωτικό τρόπο. Μου αρέσει επίσης να ενημερώνω ταυτόχρονα τις εξελίξεις στον κλάδο της αεροδιαστημικής.

Συνδεθείτε μαζί μου με το LinkedIn - http://linkedin.com/in/eshachakraborty93

Lambda Geeks