ایرباس ZERO e : اولین پیل سوختی هیدروژنی در صنعت هوانوردی

ایرباس اولین گام برای ساخت هواپیمای سبز را تحت پروژه ZERO با موفقیت برداشت.

هواپیمای ایرباس پیل سوختی هیدروژنی

ایرباس با آزمایش موفقیت آمیز اولین پیل سوختی هیدروژنی 1.2 مگاواتی توانست گام مهمی در صنعت هوانوردی بردارد. هدف اصلی شرکت سخت هواپیمای سبز یا به اصلاح ZERO تا سال 2035 اعلام شده است. هواپیماهای Zero می‌توانند به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در صنعت هوانوردی کمک زیادی کنند.

در اواخر سال ۲۰۲۳، تیم‌های ZEROe ایرباس با موفقیت "غلاف آهنی" یا همان بدنه اصلی را به عنوان یکی از اجزای کلیدی هواپیمای مفهومی الکتریکی به کار انداختند. این سیستم پیشرانه هیدروژنی جدید، انرژی الکتریکی مورد نیاز برای چرخش پروانه، واحدهای خنک کننده و کنترل را یکپارچه می کند. دستیابی تیم مهندسی ایرباس به خروجی 1.2 مگاواتی یک نقطه عطف در صنعت ساخت هواپیماهای مسافربری ایرباس محسوب می شود. در سال 2020 ایرباس حدود چهار طرح مفهومی از هواپیماهای هیدروژنی ارائه داد. سه طرح از این چهار طرح از پیل های سوختی هیدروزنی و موتورهای هیبریدی استفاده می کردند. کانسپت چهارمی از یک سیستم کاملاً الکتریکی استفاده می‌کرد که شامل سلول‌های سوختی هیدروژنی و یک مکانیزم محرکه پروانه می شد.

پیل‌های سوختی هیدروژنی نوعی مبدل انرژی الکتروشیمیایی هستند که هیدروژن و اکسیژن را به الکتریسیته، گرما و آب تبدیل می‌کنند.عملکرد این پیل‌ها بر اساس واکنش شیمیایی بین هیدروژن و اکسیژن است که در محیطی الکترولیتی انجام می‌شود. در این واکنش، هیدروژن به دو پروتون و دو الکترون تجزیه می‌شود. پروتون‌ها از غشاء الکترولیتی عبور می‌کنند و الکترون‌ها در مدار خارجی به موتور الکتریکی یا سایر مصرف‌کننده‌ها جریان پیدا می کنند.

ایرباس با درک پتانسیل های زیادی که پیل های سوختی هیدروژنی در کربن زدایی صنعت هوانوردی می توانند داشته باشند، تمرکز اصلی خود را بر روی توسعه نمایشگر ZERO گذاشت. با این حال، ایرباس در این مسیر با یک چالش مهم مواجه است: برای رانش هواپیما، به سلول‌های سوختی هیدروژنی با توان خروجی بیشتری نیاز بود. این کار باید طوری صورت می گرفت که وزن آنها از حد استاندارد فراتر نرود. برای حل این مشکل، ایرباس شرکت Aerostack را با همکاری ElringKlinger در اکتبر سال 2020 تاسیس کرد. هدف آنها از راه اندازی این استارتاپ، توسعه پشته های سلول سوختی هیدروژنی با کارایی بالا مخصوص هواپیماهای ZEROe اعلام شد.

هواپیمای ایرباس آزمایش پیل سوختی هیدروژنی

آزمایش های مختلف سیستم پیل سوختی در بزرگترین پایگاه آزمایش سیستم های پیشران و سوخت جایگزین آژانس اروپایی در شهر Ottobrunn آلمان صورت گرفت. در این مرکز تمام قطعات اصلی سیستم نیرو محرکه به صورت دقیق آزمایش شدند و شرایط لازم را برای پیشرفت پروژه فراهم کردند.

ژوئن 2023، ایرباس از تکمیل موفقیت آمیز آزمایش سیستم پیل سوختی هیدروژنی خبر داد و به خروجی کامل 1.2 مگاوات دست پیدا کرد. طبق ادعای ایرباس این آزمایش، قوی‌ترین آزمایش پیل سوختی در صنعت هوانوردی محسوب می شود و مسیر را برای اجرای فاز دوم پروژه (ادغام سیستم پیشرانه کامل با موتور الکتریکی) فراهم می کند. اواخر سال 2023 لحظه مهمی که همه منتشر آن بودند فرا رسید: فعال سازی اولیه موتورهای الکتریکی همزمان با سلول های سوختی هیدروژنی در بدنه آهنی هواپیما !

Hauke Peer-Luedders رئیس سیستم محرکه پیل سوختی پروژه ZERO شرکت ایرباس اعلام کرد:« عملکرد سیستم پیشرانه را در مراحل مختلف پرواز، از جمله هنگام بلند شدن (با حداکثر قدرت) و در طول پرواز (با قدرت کمتر و زمان بیشتر) بررسی کردیم.» مشاهده نحوه تعامل سیستم‌های مختلف در طول آزمایش، به سازندگان امکان می دهد مراحل بعدی پروژه را آغاز کنند. این فرآیند در واقع کمک می کند تا تیم مهندسی متوجه شود برای به کارگیری این فناوری در پرواز، به چه تنظیماتی نیاز است.

این بررسی ها یک دید بهتری در مورد پیچیدگی های یکپارچه سازی و عملکرد سیستم ارائه می دهد و فرآیند پالایش را برای دستیابی به قابلیت پرواز هدایت می کند. این آزمایش ها تا سال 2024 ادامه خواهد داشت. سپس بعد از ارزیابی کلی، سازندگان ZEROe تنظیماتی مانند اندازه، جرم و شرایط پیشرانه را برای هماهنگی با الزامات پرواز بهینه خواهد کرد. به گفته ایرباس، این شرایط مربوط به واکنش سیستم به عوامل مختلفی مانند لرزش، رطوبت و ارتفاع می شود. پس از تکمیل این مرحله، سیستم محرکه پیل سوختی هیدروژنی در هواپیمای آزمایشی ZEROe با نام MSN001، که اولین فروند از هواپیماهای ایرباس A380 است، نصب می‌شود. طبق برنامه ریزی های انجام شده، این پرواز آزمایشی در سال 2026 انجام خواهد شد.


چاپ