Uçak tahrikinin kutsalı, herhangi bir emisyon olmadan güç sağlamaktır. En umut verici adaylardan biri hidrojen yakıt hücresidir. Burada, Airbus ve ortaklarının teknolojiyi uçuş gösterilerine hazır hale getirmeye nasıl yardımcı olduklarını açıklıyoruz.
İlk olarak 1838’de Sir William Grove tarafından icat edilen yakıt hücreleri, yanma yerine elektrokimyasal bir reaksiyon yoluyla çok verimli bir şekilde elektrik üretir. Sürekli bir yakıt ve oksijen (genellikle havadan) kaynağına ihtiyaç duydukları için pillerden de farklıdırlar, oysa bir pilde kimyasal enerji pilin içinde halihazırda bulunan maddelerden gelir. Bu nedenle yakıt hücreleri, yakıt ve oksijen sağlandığı sürece sürekli olarak elektrik üretebilir.
Mobil uygulamalar için en umut verici teknoloji Proton Exchange Membrane (PEM) olarak adlandırılmaktadır. Bu tür yakıt hücresinde, doğrudan elektrik üretmek için “yakıt” olarak hidrojen kullanılır. Bu tür yakıt hücresi ile yan ürünler yalnızca ısı ve sudur.
CO2, NOx üretmediği ve potansiyel olarak hiçbir iz veya çok sınırlı iz oluşturmadığı için bu teknolojinin bir uçakta olması özellikle caziptir. Bu avantajı sonuna kadar kullanmak için, elektrikle çalışan bir hava aracına ve dolayısıyla uçakta kabul edilebilir bir ağırlık seviyesinde yeterli gücü üretmek için yeterli yakıt hücresi kapasitesine ihtiyacımız var.
Ekstra güç için yakıt hücrelerini ‘ istifleme’
Tek bir yakıt hücresi yalnızca birkaç milimetre kalınlığında ve kabaca bir mektup zarfı boyutunda olduğundan, fazla enerji salmaz. Bu nedenle, bir uçakta kullanım için yeterli güç seviyelerini gerçekleştirmek için, bu yakıt hücrelerinin yüzlercesinin bir “yığın” oluşturacak şekilde elektriksel olarak seri bağlanması gerekir. Daha sonra, bu türden birkaç yığın birden fazla yakıt hücresi “kanalında” birleştirilir. Bu modüler yaklaşımla, elektrikli bir uçak için gerekli olan megavat güç seviyelerine ulaşılabilir.
Otomotiv yakıt hücresi uzmanı Elring Klinger ile ortaklık
Yakıt hücrelerinin kendileri bazı otomobillerde zaten kullanılıyor olsa da, havacılıkta kullanım için gerekli olan katı gereklilikleri karşılamamaktadır. Bununla birlikte, Airbus’ın, özel olarak uyarlanmış yakıt hücresi yığınları üretmek ve bunları havacılık endüstrisi için endüstriyel hale getirmek amacıyla yakıt hücrelerini bir sonraki seviyeye taşıyacağı olası bir ortak ve sağlayıcı için otomotiv endüstrisine bakması mantıklıydı. Bulduğu en iyi ortak , otomotiv endüstrisindeki önde gelen yakıt hücresi sağlayıcılarından biri olan Elring Klinger’di . 2020 yılında bu iki şirket “Aerostack” adında bir ortak girişim oluşturdu. Özellikle Aerostack, H2Sky adlı Alman hükümeti tarafından desteklenen bir projenin parçası olarak yakıt yığını geliştirme üzerinde çalışanların yanı sıra diğer paydaşlarla da güçlerini birleştirdi .
Havacılık kullanımı için yakıt hücrelerini anlamak ve uyarlamak
Aerostack kurulduktan iki yıl sonra ortak çalışma hızla ilerliyor. İlk prototip yakıt hücresi yığınları, ekiplerin yakıt hücresi sistemlerini tasarladığı, monte ettiği ve test ettiği Hamburg’da Airbus tarafından halihazırda değerlendiriliyor.
Airbus’ta ZEROe Uçağı Yakıt Hücreli tahrik sistemleri Başkanı Hauke Peer Lüdders, “Her şeyi oldukça etkileyici bir hızda sıfırdan yapıyoruz” diyor . ” Yakıt hücresi sistemlerinin nasıl çalıştığını ve tepki verdiğini anlamamız gerekiyor. Bu ilk adım için kasıtlı olarak büyük olanları, birçok sensörü barındıracak ve sistem davranışını özelleştirmek, test etmek ve tam olarak anlamak için iyi erişilebilirlikle sistemdeki her ekipmanı analiz etmemize izin verecek şekilde tasarlıyoruz” diye açıklıyor.
Yardımcı sistemi tasarlama ve test etme bir süreç
Ekipler tüm yakıt hücresi sistemlerini uyarladıktan sonra, onları test etme zamanı. Öncelikle yardımcı sisteme, hidrojen, nitrojen (yalnızca testler için), soğutma sıvısı ve hava beslemelerinin yanı sıra bir drenaj çıkışından (türetilmiş su yan ürünü için) oluşan test yatağına doğru şekilde bağlandığından emin olmaları gerekir. . Test tezgahının kapıları kapatıldıktan sonra enerji verilir ve işlem başlar. Daha sonra ekipler – özel ekranlar aracılığıyla – devam eden reaksiyonu, yan ürünlerin üretimini ve tabii ki üretilen elektrik gücünü izleyebilir.
Hauke, “Bir zamanlar su yönetimiyle ilgili sorunlar yaşadık, bu nedenle drenaj tasarımı çok önemlidir” diyor. “Bu yinelemeli bir süreç ve her zaman beklediğimiz gibi gitmiyor, bu nedenle süreci daha istikrarlı ve sağlam hale getirmek için geliştirmemizi sağlayan yararlı öğrenme fırsatları getiriyor.”
Hauke, ekiplerin yaptıklarının Airbus ve ortaklarının geliştirmekte olduğu teknoloji standartları açısından da yinelemeli olduğuna dikkat çekiyor. “Bu testler ilerlerken ekipler aynı zamanda yeni nesil yakıt hücresi yığınlarını ve sistemlerini tasarlıyor ve geliştiriyor. Bunlar daha kompakt ve daha güçlü olacak ve bu da Airbus’ın planladığı ZEROe yakıt hücresi göstericisinde uçabilecek bir versiyona yol açacak.”
“Sonuçta, bu kadar kısa bir zaman diliminde öğrendiklerimiz inanılmaz! Hauke, üzerinde çalışmak için bundan daha heyecan verici bir proje hayal edemezdim ve eminim ekipteki birçok kişi de aynı şeyi söyleyecektir,” diye bitiriyor Hauke.