در حال بررسی...موتور جت هیدروژنی
هیدروژن یکی از امیدوارکننده‌ترین کاندیدها برای سوخت موتور هواپیماهای نسل آینده است. استفاده از هیدروژن چه به صورت مایع برای احتراق مستقیم موتور جت و چه به صورت پیل سوختی، ویژگی‌های آن در صنعت هوانوردی فوق‌العاده است. علاوه بر آن، هیدروژن به دلیل نداشتن آلایندگی‌های کربن یا گازهای نیتروژن، تاثیر مخرب تقریبا صفری بر محیط زیست دارد.
چگالی انرژی هیدروژن سه برابر بیشتر از سوخت معمولی جت است. برخلاف فرآیندهای مرسوم احتراق، پیل‌های سوختی هیدروژنی الکتریسیته را از طریق فرآیندهای الکتروشیمیایی تولید می‌کنند. نیاز به تولید برق پیوسته یکی از چالش‌های پیش‌روی فناوری هیدروژن محسوب می‌شود.
این مقاله به بررسی فرآیند احتراق هیدروژن و چگونگی کاهش آلایندگی دی‌اکسید‌کربن و اکسید نیتروژن در محیط زیست می‌پردازد. در‌حالی که فناوری موتور جت هیدروژنی هنوز در مراحل اولیه قرار دارد، توسط سازندگان بزرگی از جمله ایرباس در حال آزمایش‌شدن است.
” ببینید: برنامه ایرباس برای استفاده از سوخت هیدروژن برای سفرهای هوایی [فیلم] “
تاریخچه احتراق هیدروژنی
اولین موتور احتراق داخلی جهان که در سال ۱۸۰۴ توسط مخترع فرانسوی-سوئیسی ایزاک دی ریواز ساخته شده بود، از ترکیبی از هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌کرد. از سال ۱۹۷۰، دانشگاه توکیو موتورهای احتراق داخلی هیدروژنی را توسعه داده و اتوبوس‌هایی وجود دارند که با این فناوری کار می‌کنند. از این فناوری قبلا برای تامین انرژی هواپیماها نیز استفاده شده‌است.
در سال ۱۹۸۸، توپولف Tu-155 به عنوان اولین هواپیمای آزمایشی تجاری جهان که با سوخت هیدروژن مایع عملیاتی شده بود به پرواز درآمد. این هواپیما تا زمان فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۹۱، حدود ۱۰۰ پرواز آزمایشی با سوخت هیدروژن و بعدا گاز طبیعی مایع انجام داد. اکنون، سازندگان موتور و هواپیما در تلاش هستند تا تست‌ها را دوباره تکرار کنند.
تفاوت با هیدروژن-الکتریک
موتور احتراق داخلی هیدروژنی با پیل سوختی هیدروژنی متفاوت است. پیل‌های سوختی، الکتریسیته را از هیدروژن تولید می‌کنند و سپس الکتریسیته در یک موتور الکتریکی به جریان می‌افتد، مانند یک وسیله نقلیه الکتریکی. در همین حال، با احتراق داخلی، هیدروژن مانند بنزین یا سوخت جت مصرف می‌شود. هیدروژن در حالت‌های مایع یا گاز، در یک موتور توربین گاز سوزانده می‌شود تا نیروی پیشران ایجاد کند.
احتراق یک فرآیند شیمیایی است که در آن انرژی از ترکیب سوخت و هوا آزاد می‌شود. طرفداران هیدروژن می‌گویند که محدوده قابل اشتعال گسترده و دمای بالا اشتعال خودکار آن را مناسب احتراق می‌کند. استفاده از حالت اول به این معناست که می‌توان آن را با دمای پایین‌تر استفاده کرد و آلاینده‌های کم‌تری ایجاد کرد و استفاده از حالت دوم به معنای اتلاف انرژی کمتر است.
” بخوانید: رولزرویس آزمایش سیستمی هیدروژن مایع به‌عنوان سوخت موتور هوایی را آغاز کرد “
تامین موتور هیدروژنی برای بستر آزمایشی A380 توسط شرکت CFM اینترنشنال
سال گذشته، ایرباس اعلام کرد که با شرکت CFM اینترنشنال، حاصل سرمایه‌گذاری مشترک شرکت جنرال الکتریک و سافران، قراردادی را به امضا رسانده‌اند. بر اساس این قرارداد، این دو شریک تجاری در یک برنامه آزمایشی هیدروژن، با استفاده از بستر پرنده A380 برای احتراق داخلی همکاری خواهند‌کرد. شرکت CFM اینترنشنال محفظه احتراق، سامانه سوخت و سامانه کنترل موتور توربوفن پاسپورت جنرال الکتریک را تغییر خواهد داد تا با هیدروژن کار کند.
موتور آزمایشی در پشت بدنه نصب می‌شود، به طوری که عواملی مانند آلایندگی را می‌توان بدون تداخل با سایر موتورهای هواپیما که با سوخت جت معمولی کار می‌کنند، اندازه‌گیری کرد.
این برنامه به‌عنوان برنامه آماده‌سازی ایرباس برای ارائه یک هواپیمای پاک و بدون آلاینده به بازار است که تا سال ۲۰۳۵ عملیاتی خواهد شد. بنابر گفته‌های مدیرعامل شرکت CFM اینترنشنال، قابلیت احتراق هیدروژنی یکی از فناوری‌های اساسی بشمار می‌رود که در قالب بخشی از برنامه رایز این شرکت در حال توسعه و بلوغ است.
منبع:
#موتور هوایی #ایرباس #سوخت هیدروژن #آلایندگی زیست محیطی
