今年は航空会社にとって非常に静かな年でしたが、 世界の温室効果ガス排出量の約 2.5% 一般的には航空部門から排出されており、年間 2 億トンに近い CO2050 が排出されます。航空マイルは XNUMX 年までに XNUMX 倍になる予定で、この分野は脱炭素化の重要な目標です。バッテリーがパワートレインの化石燃料に取って代わる可能性は低いです。商業的に有用な航空機を輸送するのに十分なエネルギーをキログラムあたり運ぶことができません。

しかし、燃料電池を通過する水素ガスは、すでに同等重量の化石燃料システムの約半分の航続距離を実現できます。 ZeroAvia の Val Miftakhov 氏によるとそして、液体水素システムが市場に投入されれば、水素航空機は射程内でジェット燃料のタンクに勝つ大きなチャンスを得ることができます。したがって、水素は航空分野の主要技術として形成されつつあり、多くの企業がその実現に取り組んでいます。

昨年、私たちは HyPoint とその取り組みについて話しました。 次世代「ターボ空冷」燃料電池設計これは、重量で通常の燃料電池の 99 倍の出力、および 99.999 倍の寿命、はるかに広い動作温度範囲、および純度が XNUMX% しかない安価な「ダーティ」水素で動作する能力を約束しました。通常の低温陽子交換膜燃料電池に必要な純度は XNUMX パーセントです。あらゆるグラムを持ち上げる必要がある航空業界では、重量の軽減は大きな利点ですが、メンテナンスの大幅な削減と燃料補給の煩わしさの軽減が間違いなく重要です。

HyPoint の設計は空冷式であり、一般に液体冷却システムで拘束される大量の重量が不要になります。反応を完了させるために余分な酸素と水素で膜のアノード側とカソード側を加圧することにより、通常の空冷式燃料電池よりも 3 倍密度の高い空気をセルに送り込む圧縮システムを実行します。低温 PEM システムとは異なり、熱交換器や冷却液も必要ありません。

ハイポイント

現在、HyPoint は、その主張を証明するためのプロトタイプを稼働させていると述べています。このプロトタイプは、燃料電池ショートスタック、送風ファン、再循環ループ、バルブ、圧力調整器、センサー、配管で構成された 400 ワットのラボ用バリデーターであり、コンパクトさのためではなく実験用にパッケージ化されています。これにより、チームはさまざまな気象条件を模倣することができ、実際にテスト シナリオで地域の完全な飛行パターンを模倣することができます。コンプレッサーによる寄生的な電力損失にもかかわらず、効率は 40 ～ 50% であることが証明されており、これは燃料電池としては例外的なことではありませんが、効率の損失範囲は、節約された重量によってすぐに回復します。

「投資家やパートナーとの約束どおり、昨年 12 月に構築しました」と、HyPoint の CEO、Alex Ivanenko 氏はビデオ通話で語ります。 「多くの技術的および基本的な検証がプロトタイプに集中しているため、これは私たちにとって非常に重要な成果です。前回お話ししたのは単一セルのことであり、理論的なモデリングなどについての話でした。現在、本格的なシステムを構築するために必要な検証をすべて受けています。」

イヴァネンコ氏は、ターボ燃料電池は、特に eVTOL エアタクシーの設計者にさらなる利点を提供すると述べています。非常に多くの電力を生成できるため、航空機の設計者は、ほとんどの場合、バッファとしてバッテリやスーパーキャパシタ システムを機内に搭載しておく必要がなくなります。 eVTOL 用の既存の燃料電池システムは、垂直リフトおよびホバリング状況での eVTOL の高電力需要を満たすことができる小型から中型のバッテリー パックのレンジ エクステンダーとして機能する可能性が高くなります。

HyPoint が開発中の 590 つの eVTOL モデルでは、水素タンクを備えたエネルギー システム全体の重量は 450 kg で、離陸に必要な 600 kW (118 馬力) の出力レベルをフルに供給できます。このようなシステムにより、航空機の飛行時間は約 3 分となり、総エネルギー密度は現在のテスラ モデル XNUMX バッテリーが供給するエネルギー密度のほぼ XNUMX 倍になります。

ハイポイント

「当社の特に高い電力密度により、お客様はシステム設計からバッファーバッテリーを除外することができます」とイヴァネンコ氏は言います。 「これは、燃料電池が巡航モードだけでなく、離陸、着陸などでも主な動力源になることを意味します。これにより、たとえばFAAとの認証プロセスがはるかに簡単になります。」

この点については少し疑問があります。バッファーバッテリーは、離陸時と着陸時に高電力負荷を供給するためだけでなく、突風でVTOLが狂い、バランスを取り直す必要があるときに電気モーターを即座に応答することも可能にします。そこで、私たちはイワネンコフに、ターボ燃料電池が負荷の変化にどれくらい早く応答できるかを明確にするよう依頼します。彼はエンジニアリング文書をチェックし、「スタンバイと最大電力モードの間の時間は 5 秒を超えてはいけない」と述べています。

eVTOL アプリケーションで急速に変化する負荷を処理するのに十分な応答性があるかどうかはこれから分かると思いますが、たとえバッファーを完全に排除できなかったとしても、サイズと重量が大幅に削減されることは間違いありません。もちろん、軽量化をどうするかは顧客次第です。イヴァネンコ氏は、航続距離を延ばすために追加の座席、追加の貨物、あるいは実際には追加の燃料を導入する機会があると述べている。

HyPoint では現在、2 社の有料顧客に対して 200 万ドル以上相当の作業が進行中です。 ゼロアビア そしてピアセツキ・ヘリコプター・コーポレーション。 「これらのプロジェクトに関する具体的なデータを開示することはできませんが、私たちはそれらのプロジェクトで何か興味深いものを開発していることは間違いありません」とイヴァネンコ氏は言います。 「しかるべき時が来たら、一緒に啓示をしましょう。しかし、私たちは出発する準備ができていると言っているのではなく、すでに出発しています。これらのプロトタイプの検証は、既存の顧客との複数段階の契約の一部です。」

ハイポイント

さらに50万～60万ドル相当の作業が最終承認を待っており、2023年頃から開始され、HyPointがFAAによって認定された航空機にシステムを搭載することを条件としていると同氏は語った。 HyPoint は認証に対して直接の責任を負いません。航空機を認証するかどうかは顧客次第だが、同社は規制当局と連携し、プロセスをよりスムーズに進めるために認証アドバイザーを導入した。

「2022 年は航空市場にとって重要な年になるでしょう」とイヴァネンコ氏は言います。 「2022年から23年にかけて、さまざまな航空機にさまざまな種類の燃料電池を搭載して飛行することを誰もが期待しています。その後、半年からXNUMX年かけて認証を取得し、商用化することになると思います。今から XNUMX ～ XNUMX 年後が私の予想です。そして XNUMX 年後には本格的なシステムが完成し、その市場のリーダーになるでしょう。もちろん、当社のシステムは自動車、大型トラック、船舶用途に統合できます。しかし、それらの市場にとっては、 nice 高い比出力を持つことが重要ですが、それは重要ではありません。航空業界では、あなたは しなければなりません 高い比出力を持っています。だからこそ、私たちはその市場に特に焦点を当てています。」

HyPoint チームは現在、次のレベルの検証プロトタイプに取り組んでいます。これは、生産用のマルチモジュール配置に適合するように設計された単一モジュールになります。今年、年間2～10メガワットの能力を備えた初期製造サイトの建設を開始する予定だ。物事を次のレベルに引き上げるために、さまざまな投資家から資金を調達する予定だ。

ハイポイント

「多くの人が水素を信じ始めていると思います。それは本当に素晴らしいことです」とイヴァネンコ氏は言う。 「航空業界における気候変動の問題を解決したいなら、エネルギー貯蔵の答えは水素です。再生可能エネルギーから水素を生成できます。太陽光、風力、その他何でも、世界中のどこにでも届けます。」実際、空港はその広い表面積を活用して独自の再生可能エネルギーを生成し、敷地内で加水分解装置を稼働させて独自のクリーンな燃料源に貢献することもできるかもしれません。

これは有望な分野であり、HyPoint は永続的に貢献できる素晴らしい立場にあるかもしれません。

情報源： ハイポイント

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出典: https://newatlas.com/aircraft/hypoint-prototype/