Kryo-stlačený vodík: 40% zvýšení dosahu letadla oproti kapalnému H2, rychlejší tankování a nižší náklady
Foto: © 2024 ZeroAvia, Inc.Hustší forma skladování vodíku slibuje rychlejší tankování a nižší náklady pro vodíkové letectví
Společnost ZeroAvia spolupracuje se sanfranciským startupem Verne, aby do oblasti čistého letectví přinesla ještě energeticky vydatnější formu vodíku. Kryostlačený H2 by mohl snížit náklady, urychlit tankování a zajistit o 40 % delší dolet než kryogenní kapalný H2.
Vodík je otrava. Těžko se skladuje a přepravuje, vyžaduje buď velmi nízké teploty, nebo energeticky náročnou kompresi, aby se dostal do užitečného objemu. Jeho výroba je energeticky neefektivní a neexistuje pro něj žádná distribuční síť jako taková.
Společnost ZeroAvia se nyní snaží do diskuse zapojit třetí formu vodíkového paliva, která je schopna přenášet ještě více energie.
Verne je startup s technologií skladování a doplňování vodíku zaměřený na řešení využívající kryo-stlačený vodík pro sektory s vysokým zatížením. Kryo-stlačený vodík ukládá plynný vodík při nízkých teplotách, čímž se zvyšuje energetická hustota paliva, což by mohlo umožnit delší dolet ve srovnání s letadly poháněnými GH 2 .
Myšlenka kryostlačeného vodíku (CcH2) existuje již více než 25 let. Poprvé jej jako energetické médium s vysokou hustotou navrhl Salvador Aceves v Lawrence Livermore National Labs, BMW vytvořilo prototypy systému CcH2 pro osobní automobily před více než 10 lety a Cryomotive je jednou z řady společností, které se nyní snaží přinést jeho výhody do dálkové nákladní dopravy a slibují dojezd a rychlou dobu tankování nafty v palivu s nulovými emisemi, které uchová více než 3 000 Wh/kg.
Co to tedy je? CcH2 účinně kombinuje kryogenní chlazení používané ke zkapalnění vodíku s některými kompresními metodami používanými k uskladnění plynného vodíku. Tam, kde kapalný vodík vyžaduje teploty pod 20 K (-253 °C/-423 °F) při okolním tlaku a plynný vodík bývá stlačován na 700 barů při okolní teplotě, CcH2 se snaží o praktický bod mezi tím a může poskytnout výrazně vyšší hustotu skladování.
Řekněme, že vodík udržujete při teplotě 20 K a pak ho stlačíte na 240 barů. Podle Langmiho a spol. se objemová zásoba vodíku zvýší ze 70 g/litr na 87 g/litr. Zároveň však výrazně snížíte, případně téměř eliminujete ztráty vyvařením, které jsou endemické pro skladování kapalného H2. A můžete doplňovat rychlostí přečerpávání kapaliny, aniž byste potřebovali kompresorové zařízení za miliony dolarů na každé čerpací stanici.
Jak vysvětluje Composites World, můžete také použít mnohem lehčí nádrže nebo je vyrobit z levnějších materiálů, protože nemusíte zvládat tlak 700 barů. A ve vozidle nemusíte dodávat aktivní chlazení; izolovaná nádrž si udržuje kryogenní teplotu sama, protože při každém použití paliva se zbývající palivo rozpíná do nádrže a termodynamika snižuje teplotu.
A tím se dostáváme k novému MOU společnosti ZeroAvia se společností Verne. Společnost Verne v loňském roce spolupracovala s Lawrence Livermore National Labs na demonstraci systému CcH2, který pracuje při nezveřejněných úrovních tlaku a teploty, ale je schopen uskladnit o 27 % více vodíku než stejně velký systém kapalného H2.
Společnost Verne věří, že dokáže svou technologii CcH2 dostat na „o 40 % vyšší hustotu využitelného vodíku než u kapalného vodíku“, a nyní spolupracuje se společností ZeroAvia na „společném vyhodnocení možností“ pro CcH2 v letectví a také na zkoumání pozemní infrastruktury potřebné pro rychlé doplňování paliva na letištích.
Bude zajímavé sledovat, kam to povede. V rozhovoru pro Composites World Tobias Brunner ze společnosti Cryomotive vysvětlil, že jeho společnost věří, že její skladování CcH2 by mohlo být „vhodné pro letectví“ – ale pouze v menších letadlech, protože jakmile se přejde na velmi velké nádrže pojmoucí stovky nebo tisíce kilogramů paliva, kapalný vodík opět převezme roli lehčího řešení na úrovni systému. Zajímalo by nás, zda Verne chce vyzkoušet jiný přístup.