Sikker, effektiv måde at producere brint fra aluminiumpartikler og vand til flyets energi

Luftfartsingeniører ved Technion-Israel Institute of Technology har udviklet og patenteret en proces, der kan bruges ombord på fly, mens de er under flyvning, til at producere brint fra vand og aluminiumspartikler sikkert og billigt. Brinten kan derefter omdannes til elektrisk energi til brug under flyvningen. Gennembruddet kan bane vejen for ikke-forurenende, mere-elektriske fly, der erstatter nuværende hydrauliske og pneumatiske systemer, der typisk drives af hovedmotoren.

Det banebrydende arbejde blev rapporteret i et nyligt papir offentliggjort i International Journal of Hydrogen Energy .

"Brint produceret ombord på flyet under flyvningen kan kanaliseres til en brændselscelle til generering af elektrisk energi, " sagde ledende forsker Dr. Shani Elitzur fra Technion Faculty of Aerospace Engineering. "Denne teknologi tilbyder en god løsning på flere udfordringer, såsom brintlagring, uden de problemer, der er forbundet med at opbevare brint i flydende eller gasform."

Mens brugen af ​​brintbrændstoffer har været en potentiel grønnere energiløsning i nogen tid, lagring af brint har altid været et problem. Ingeniørerne var i stand til at omgå brintlagringsproblemet ved at bruge ikke-forurenende Proton Exchange Membrane (PEM) brændselsceller og en proces med aluminiumaktivering patenteret af papirets medforfattere, Prof. Alon Gany og Dr. Valery Rosenband.

Dr. Elitzurs forskning var fokuseret på reaktionen mellem det aktiverede aluminiumspulver og vand (fra forskellige typer) for at producere brint. Grundlaget for teknologien er i den kemiske reaktion mellem aluminiumspulver og vand for at producere brint. Enten ferskvand eller spildevand, allerede ombord på flyet, kan bruges til aktivering, hvilket betyder, at flyet ikke behøver at transportere yderligere vand.

Den spontane og vedvarende reaktion mellem pulveriseret aluminium og vand er muliggjort af en særlig termokemisk proces med aluminiumaktivering, som forskerne udviklede. De beskyttende egenskaber af oxid- eller hydroxidfilmen, der dækker aluminiumpartikeloverfladen, modificeres af en lille fraktion af lithiumbaseret aktivator, der diffunderer ind i aluminiumsmasse, tillader vand ved stuetemperatur at reagere spontant med aluminiumet.

Processen genererer varme, som forskerne siger kan bruges til en række opgaver, herunder opvarmning af vand og mad i kabyssen, afisningsoperationer, eller opvarmning af flybrændstof før start af motorerne.

Ifølge forskerne, deres teknologi ville give:

• Roligere operationer om bord på et fly
• Drastiske reduktioner i CO2 -emissioner
• Kompakt opbevaring; ikke behov for brintlagertanke ombord på fly
• Mere effektiv elproduktion
• En reduktion i ledninger (flere brændselsceller kan placeres i nærheden af ​​deres anvendelsessted)
• Termisk effektivitet (brændselscellegenereret varme kan bruges til afisning, opvarmning af jetbrændstof)
• Reducerede brændbare dampe i brændstoftanke (generering af inert gas)

"Muligheden for at bruge tilgængelige, ombord spildevand øger både effektiviteten og sikkerheden af ​​systemet, " forklarede Dr. Rosenband. "Også, PEM-brændselscellerne udviser høj effektivitet i generering af elektrisk energi."

Flyproducenter, inklusive Boeing og Airbus, har allerede undersøgt brugen af ​​brændselsceller ombord. Boeing har eksperimenteret med dem i mindre fly, i forventning om at bruge dem på sin 787-8, det nuværende avancerede elektriske fly. Ifølge Technion-forskerne, brændselsceller kan endda spille en energibesparende rolle i luftfarts- og lufthavnsstøtteoperationer, når de bruges til systemer som f.eks. afisning og landingsbanetårne.

"Effektiv brintproduktion og -lagring repræsenterer fremtiden for effektive og sikre flyenergibehov ombord." opsummerede prof. Gany.