I bilvärlden blir batterier snabbt framtidens energikälla. För tyngre uppgifter skär de helt enkelt inte senapen. Deras energitäthet, som är en liten bråkdel av den för flytande bränslen, kan helt enkelt inte få jobbet gjort. I områden som dessa har väte ett löfte som ett renare bränsle för framtiden.

Universal väte hoppas att väte kommer att göra för flyget vad batterier inte kan. Företaget har utvecklat flygfärdiga bränsleceller för just detta ändamål och har påbörjat testflygningar mot just det målet.

Sky Hydrogen

Det är först nyligen som batteritekniken har utvecklats tillräckligt för att bygga anständiga, användbara elbilar. Ändå tar bara att få några hundra mils räckvidd ut ur en aerodynamisk sedan vanligtvis över tusen pund batterier. För flygplan, som är betydligt mer energihungriga än bilar, är batterier helt enkelt inte en livskraftig strömkälla. Vätgas kan dock vara ett gångbart alternativ, eftersom det har en energitäthet i nivå med fossila bränslen. Det kan brännas in förbränningsmotorer och jetmotorer, precis som fossila bränslen, genererar ingen koldioxidutsläpp och en minimal men mätbar mängd kväveoxider. Ännu bättre kan den användas för att producera elektrisk energi med enbart vatten som biprodukt, genom att använda en bränslecell.

Vätgas är mycket jämförbart i energitäthet med fossila bränslen, både i vikt och volym. Batterier klarar sig mycket sämre i jämförelse. Observera dock att denna jämförelse är av själva bränslet och inte tar hänsyn till lagringsinfrastruktur som de tankar som krävs för att hålla vätgas vid rätt temperatur och tryck.

Av denna anledning har Universal Hydrogen arbetat mot sitt första stora test av bränslecellsflygning. Företaget avslutade nyligen taxitestning i februari, vilket bidrog till att säkra ett särskilt luftvärdighetsbevis för dess experimentella De Havilland Canada Dash 8-300 testflygplan. Med det i handen kunde den genomföra den första flygningen i en planerad tvåårig serie av tester.

Traditionellt är Dash 8-300 ett regionalt turbopropflygplan som kan ta cirka 50 passagerare, beroende på konfiguration. I det här fallet modifierade Universal Hydrogen dock planet kraftigt och ersatte en av dess motorer med en elmotor från flygbolaget MagniX. Motorn försörjdes med elektricitet från en vätgasbränslecell av megawattklass, samtidigt som planet också var försett med två vätgastankar med totalt 30 kg bränsle.

För sitt första livetest tog planet, med smeknamnet Lightning McClean, upp till skyarna för en femton minuters flygning. Den nådde en höjd av 3,500 800 fot över havet. Bränslecellen gav upp till 16 kW elektricitet under flygningen, med vattenånga som den enda utmatningen till atmosfären. Cirka XNUMX kg bränsle användes i testet.

Naturligtvis är flyg en berömd konservativ verksamhet, därav varför flygplanet bara körde en enda vätgasdriven motor i detta tidiga skede. Dash 8:s andra standard Pratt och Whitney turboprop kördes under flygningen. Men i ett skede drog besättningen ner turbopropen till nästan minimum, och planet flög nästan helt på enbart bränslecellskraft. För närvarande är testflygningarna en demo av vätgasflyg med låg insats. Det är dock viktigt att samla in data i tester som dessa, för att få vätgasdrivlinorna till den grad att de kan certifieras som flygfärdiga komponenter.

En väg framåt

Även om det är tidiga dagar ännu, har Universal Hydrogen en tydlig plan för framtiden för vätgas inom flyget. Dess tester tjänar inte bara till att demonstrera ett vätgasdrivet framdrivningssystem, utan också företagets idéer kring hur det tror att vätgasflygplan också kommer att drivas.

Universal Hydrogen planerar inte att flygplatser ska installera nya vätgastankar och infrastruktur för tankning. Istället använder den sina egna "vätemoduler" på sina flygplan. Dessa standardiserade moduler är i huvudsak stora vätgaspatroner, som företaget liknar med Nespresso-kapslar. Tanken är att de lätt kan hanteras av befintlig flygplatsfrakt- och logistikinfrastruktur. Modulerna kan enkelt lastas in i flygkroppen på ett plan och kopplas ombord. Som företaget ser det betyder den här metoden att varje flygplats runt om i världen automatiskt är "väteklar".

Att få bränslefrågan utredd är också nyckeln till Universal Hydrogens framtida mål. Företaget har redan nästan 250 beställningar från 16 kunder på sina böcker för att eftermontera befintliga flygplan med sin vätgasdrivlinjeteknik. Företaget räknar med att börja leverera på dessa order, värda över 1 miljard dollar, så snart som 2025. Det kan vara ett högt mål med tanke på att företaget ännu inte har säkrat omfattande godkännanden för sin teknologi ännu. Det är dock en stor trosuppvisning från etablerade flygbolag att bolagets orderbok redan svämmar över.

Frågor kvarstår

Även om den första testflygningen var en framgång, finns det fortfarande massor av hinder för Universal Hydrogen att övervinna. Företaget måste säkra godkännanden från FAA och andra relevanta myndigheter runt om i världen för sin teknik. För att uppnå detta måste den visa att hårdvaran uppfyller de kräsna tillförlitlighetsstandarder som förväntas inom flygvärlden.

Utöver det måste det också arbeta med problemen kring vätgaslagring, transport och produktion. Företagets moduler är en utmärkt idé, men deras nuvarande lösningar kommer att behöva skalas för att klara allt utöver de kortaste flygningarna. Vätgas kan vara energität när det kommer till vikt, men i volym är det bara en fjärdedel så tätt som flygbränsle. Detta kan påverka nyttolasten negativt för vätgasdrivna plan. Produktion är också ett problem. Att köra väte genom en bränslecell kan vara rent, men att producera vätgas kan vara en ganska smutsig process i sig. Gröna väteproduktionsmetoder att använda ren el är nyckeln till att göra det till ett mer hållbart alternativ än att gräva upp mer dinosauriejuice.

Det verkar osannolikt väte kommer att ta fart som ett vanligt fordonsbränsle. Trots detta erbjuder batterier fortfarande inte en hållbar lösning för tunga applikationer som lastbilar, tågoch plan. Tills något bättre kommer, är väte troligen fortfarande det bästa alternativet för att städa upp utsläppen från dessa industrier. Det kommer bara att krävas mycket grymtande arbete och ingenjörskonst för att göra det till verklighet under det kommande decenniet eller två.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://hackaday.com/2023/04/03/largest-ever-hydrogen-fuel-cell-plane-takes-flight/