Исследователи занимаются разработками, нацеленными на повышение топливной эффективности самолетов

Исследователи Университета штата Вашингтон разработали первые топливные элементы, которые могут конвертировать топливо (реактивное топливо или бензин) в электричество, обеспечивая более энергоэффективный способ создания электроэнергии для самолетов или автомобилей.

Исследователи во главе с профессорами Су Ха и М. Грантом Нортоном опубликовали результаты своей работы в майском выпуске журнала Energy Technology; вторая работа об использовании их топливных элементов с бензином была одобрена к публикации в журнале Journal of Power Sources. Чтобы опробовать идею и оценить возможность её дальнейшего развития, исследователи сделали первые топливные элементы размером с монету.

Около 10 лет назад, исследователи начали разработку твердооксидных топливных элементов, чтобы обеспечить электрической энергией коммерческие самолеты: топливные элементы предлагают чистый и высокоэффективный способ преобразования химической энергии топлива в электроэнергию. Кроме увеличения эффективности использования топлива и сокращения выбросов вредных веществ, топливные элементы достаточно тихие и могут использоваться, когда самолет находится у гейта и основные реактивные двигатели выключены.
Твердооксидные топливные элементы схожи с аккумуляторами — в них также присутствует анод, катод и электролит, и они генерируют электричество. Но для создания непрерывного потока электричества они используют топливо, поступающее извне. Процесс может быть примерно в четыре раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания, так как он основан на электрохимической реакции. От других топливных элементов твердооксидный отличается тем, что он изготовлен из твердых материалов, и электричество получается за счет ионов кислорода, проходящих через топливный элемент.

Однако использование авиатоплива и бензина для питания топливного элемента оказалось не такой простой задачей. Чтобы избежать дополнительного веса устройства, которое преобразует топливо на более простые компоненты — такие как водород и окись углерода, исследователям нужно было подавать жидкое топливо напрямую в топливный элемент. Кроме того, они должны были решить проблемы избытка серы и коксования — процесса, при котором от неполного сгорания топлива образуется твердый продукт.

Используя уникальный материал катализатора и новую технологию производства, Ха и Нортон совместно с сотрудниками Университета Кенг Хи (Южная Корея) и компании Boeing в Сиэтле создали высокопроизводительный топливный элемент, который работает, когда в него напрямую подается топливный суррогат.

«Результаты этого исследования – важный шаг в процессе интеграции технологии топливных элементов в авиации и развитии электрических самолетов», сказал Джо Брейт, технический специалист компании Boeing, участвующий в проекте исследования.

Исследователи планируют дальнейшую интеграцию их топливного элемента с аккумуляторами для питания вспомогательных источников энергии. На данный момент эти устройства работают на газовых турбинах и отвечают за фары, систему навигации и другие электрические системы.

Оригинал статьи и фотографии взяты с сайта phys.org