Разработчик водородно-электрических авиационных силовых установок ZeroAvia заявляет, что добился рекордной производительности при тестировании систем высокотемпературной протонообменной мембраны (HTPEM) в своих водородных топливных элементах.
По данным ZeroAvia, ранние испытания герметичных 20-киловаттных топливных элементов HTPEM в научно-исследовательском центре компании в Великобритании продемонстрировали уровень удельной мощности 2,5 кВт/кг на уровне элемента, и компания рассчитывает достичь удельной мощности более 3 кВт/кг в следующие два года. По словам ZeroAvia, это сделает водородные топливные элементы достаточно мощными, чтобы обеспечить жизнеспособность электрических силовых установок для больших самолетов, вмещающих более 100 пассажиров, таких как семейства Boeing 737 и Airbus A320.
В январе ZeroAvia успешно завершила первые летные испытания 19-местного регионального авиалайнера Dornier 228, оснащенного одной из своих водородных силовых установок. После более чем двухлетнего сотрудничества с разработчиком систем на водородных топливных элементах HyPoint ZeroAvia приобрела HyPoint в октябре 2022 года с планами по интеграции топливных элементов HTPEM с турбонаддувом и воздушным охлаждением в свои силовые установки. Силовой агрегат ZeroAvia использует водородные топливные элементы для выработки электроэнергии, которая приводит в действие электродвигатели, вращающие пропеллеры самолета.
Топливные элементы HTPEM, которые ZeroAvia сейчас тестирует, с выходной мощностью 2,5 кВт/кг, идеально подходят для питания трансмиссии ZeroAvia ZA2000 в течение 40–8 лет. 0-местный самолет и может обеспечить новые электрические силовые установки для самолетов eVTOL и вертолетов.
В 19-местном Dornier 228, на котором компания летала в январе, использовались низкотемпературные топливные элементы PEM, которые, по словам компании, хорошо подходят для самолетов меньшего размера мощностью менее мегаватта, «но более низкая температура ядра батареи затрудняет отвод тепла от более крупных систем», — говорится в заявлении представителей ZeroAvia. «Технология HTPEM исключает ряд компонентов из системы топливных элементов и снижает сопротивление охлаждению, тем самым обеспечивая коммерчески значимую полезную нагрузку и запас хода».
Традиционные LTPEM нельзя использовать при температуре выше 80 градусов по Цельсию (176 градусов по Фаренгейту), но HTPEM могут безопасно работать при температуре до 200 градусов по Цельсию (392 градуса по Фаренгейту). Более высокие температуры приводят к более быстрым химическим реакциям и большей эффективности, что делает эти топливные элементы более подходящими для транспортных применений. Ожидается также, что жизненный цикл HTPEM составит 20 000 часов, что примерно в четыре раза больше, чем у LTPEM.
«Компании и географические регионы, которые захватят лидерство в области высоких температур и давлений топливных элементов, будут лидировать в отрасли», — сказал генеральный директор ZeroAvia Вал Мифтахов. «Это развитие похоже на историю газотурбинных двигателей, где постоянно растущие температура и давление приводили к все более и более высоким характеристикам.
«Движущие элементы на водородных топливных элементах являются наиболее экологичной и экономичной альтернативой существующим двигателям, — продолжил Мифтахов, — а HTPEM — наиболее многообещающий путь для реализации этих преимуществ в больших категориях самолетов. Я уверен, что то, что мы демонстрируем сейчас, является основным строительным блоком для обеспечения полета с нулевым уровнем выбросов для всех категорий самолетов в долгосрочной перспективе».
Планы ZeroAvia в отношении водородной авиации включают производство двух водородно-электрических силовых агрегатов для модернизации существующих самолетов. Силовой агрегат компании ZA600 мощностью 600 кВт, предназначенный для поддержки самолетов от 9 до 19 мест с дальностью полета до 300 морских миль, был успешно продемонстрирован во время летных испытаний в январе.
Компания также намерена поставить водородно-электрический самолет от 40 до 80 мест. с дальностью 700 морских миль к 2027 году. Более крупный самолет будет использовать силовую установку ZA2000 мощностью от двух до пяти мегаватт и будет работать на жидком водороде, а меньший будет использовать газообразный водород.
По данным ZeroAvia, в настоящее время она имеет предварительные обязательства по заказу около 1500 своих водородных силовых установок, из которых от 600 до 700 предназначены для самолетов вместимостью до 19 пассажирских мест. В этом году компания намерена начать принимать депозиты за слоты для доставки.