پروازهای پاک‌تر با هیدروژن مایع؛ نوآوری مهندسان آمریکایی برای آینده هوانوردی

به گزارش Business News ، با تشدید بحران آب و هوا ، صنعت هوافضا نیز تحت ذره بین شیشه ای قرار دارد. اگرچه نسبت این صنعت در انتشار گازهای گلخانه ای جهانی فقط ۵ ٪ است ، اما تأثیر محیط زیست این روز به روز قابل توجه است. اکنون مهندسان ایالات متحده با طراحی اولین مخزن یکپارچه و سیستم خنک کننده سیال ، قدم طولانی به سمت آینده تمیز در حمل و نقل هوایی برداشته اند. این فناوری نه تنها باعث افزایش بهره وری سوخت می شود بلکه مشکل اجزای حساس خنک کننده هواپیما را نیز از بین می برد.

نوآوری در قلب سیستم های پرواز آینده

در یک مطالعه پیشرفته توسط تیمی از دانشکده مهندسی FAMU-FSU ، یک سیستم جدید و یکپارچه برای ذخیره سازی ، تأمین سوخت و خنک کننده طراحی شده است. این سیستم برای یک هواپیمای هیبریدی-برقی ۴ نفره-مفهومی ساخته شده است که انرژی خود را از ترکیبی از سلولهای سوخت هیدروژن و ابرقدرت های توربین دریافت می کند.

برخلاف طرح های معمولی که برای هر کار یک سیستم جداگانه دارند ، یک سیستم ترکیبی ایجاد می شود که سه کار اصلی را همزمان انجام می دهد. پروفسور وی گوا گفت: “ما سیستمی را طراحی کرده ایم که سه عملکرد مهم را در یک سیستم واحد ترکیب می کند: ذخیره هیدروژن ، اجزای بحرانی و تحویل سوخت به موتورها.”

مشخصات و موفقیت های فنی قابل توجه

هیدروژن مایع باید در دمای بسیار پایین ۲ درجه سانتیگراد ذخیره شود که این یک چالش جدی هنگام طراحی سیستم های مخزن است. در این پروژه ، تیم تحقیقاتی نه تنها یک مخزن را طراحی کرده است ، بلکه کل سیستم را نیز بهینه کرده است تا بیشترین کار را انجام دهد.

یکی از نوآوری های جالب در این پروژه ، معرفی شاخص گرانشی جدید است: این شاخص نسبت هیدروژن سیستم وزنی را اندازه گیری می کند. نتیجه؟
۲ ٪ از وزن سیستم هیدروژن قابل مصرف است. تعدادی که نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در مقایسه با فن آوری های موجود است.

خنک کننده هوشمند بدون تجهیزات اضافی مورد نیاز است

سیستم های سوپر رسانا در هواپیماهای برقی باید برای کار مناسب در دماهای پایین نگهداری شوند. معمولاً این امر به نصب سیستم های خنک کننده جداگانه و سنگین نیاز دارد. با این حال ، در این طرح مدرن ، خود هیدروژن مایع به عنوان خنک کننده استفاده می شود. هیدروژن گرمای اجزای مهم مانند ژنراتورها ، کابل ها و موتورهای الکتریکی را جذب می کند و در عین حال برای احتراق به دمای مطلوب می رسد.

گوو گفت: “در این پروژه نشان دادیم که لازم است کل سیستم را بهینه کنیم ، نه فقط اجزای لازم برای دستیابی به عملکرد بالا.”

پمپ ها را برداشته و خطر را کاهش دهید

یکی از اصلی ترین مشکلات در انتقال شکستگی های هیدروژن مایع ، نیاز به پمپ های مکانیکی است که وزن سیستم را افزایش می دهد و گرما ایجاد می کند. تیم تحقیقاتی با یک سیستم بدون پمپ که فقط با فشار داخلی مخزن کار می کند ، این مشکل را حل کرده است.

در این سیستم ، سنسورها به طور خلاصه به نیاز انرژی واکنش نشان می دهند و با تنظیم فشار ، جریان سوخت را انجام می دهند. شبیه سازی ها نشان داده اند که این سیستم می تواند حداکثر ۱.۵ کیلوگرم هیدروژن در ثانیه را تأمین کند. مقدار کافی برای تولید ۱.۲ مگاوات برق در شرایط پرواز یا اضطراری.

مرحله بعدی: نمونه اولیه و آزمایش های میدانی

مرحله بعدی این پروژه ساخت نمونه اولیه در مرکز سیستم های قدرت دانشگاه ایالتی فلوریدا است ، یعنی گزارش می دهد. این پروژه بخشی از برنامه “هوانوردی یکپارچه بدون آلودگی” ناسا است و با همکاری دانشگاه هایی مانند جورجیا تکنیک ، دانشگاه بوفالو ، تنسی و انستیتوی ایلینویز تهیه شده است.

توسعه این سیستم جدید نقطه عطفی در آینده Aviation Green است. محققان با حل همزمان چالش های ذخیره سازی ، تحویل و خنک کننده هیدروژن مایع ، گام مهمی در جهت تحقق پروازهای رایگان با کار رایگان برداشته اند. اگرچه این فناوری هنوز در مرحله آزمایشی است ، اما نوید تحولات عظیمی در خطوط هوایی خواهد داشت.
در زمانی که زمین به نوآوری های پایدارتر از گذشته احتیاج دارد ، چنین سودهایی می تواند آینده ترافیک هوایی را تغییر دهد. آینده ای که پرواز بدون تأثیر سیاره ما امکان پذیر خواهد بود.