Lucht- en ruimtevaartingenieurs van het Technion-Israel Institute of Technology hebben een proces ontwikkeld en gepatenteerd dat tijdens de vlucht aan boord van vliegtuigen kan worden gebruikt om veilig en goedkoop waterstof te produceren uit water en aluminiumdeeltjes. De waterstof kan vervolgens worden omgezet in elektrische energie voor gebruik aan boord. De doorbraak kan de weg vrijmaken voor niet-vervuilende, meer elektrische vliegtuigen die de huidige hydraulische en pneumatische systemen vervangen die doorgaans worden aangedreven door de hoofdmotor.

Het baanbrekende werk werd gerapporteerd in een recent artikel gepubliceerd in de Internationaal tijdschrift voor waterstofenergie .

"Waterstof die tijdens de vlucht aan boord van het vliegtuig wordt geproduceerd, kan naar een brandstofcel worden geleid voor de opwekking van elektrische energie, " zei hoofdonderzoeker Dr. Shani Elitzur van de Technion-faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek. "Deze technologie biedt een goede oplossing voor verschillende uitdagingen, zoals waterstofopslag, zonder de problemen die gepaard gaan met het opslaan van waterstof in vloeibare of gasvormige toestand."

Hoewel het gebruik van waterstofbrandstoffen al geruime tijd een potentiële groenere energieoplossing is, waterstof opslaan is altijd een probleem geweest. De ingenieurs waren in staat om het waterstofopslagprobleem te omzeilen door gebruik te maken van niet-vervuilende Proton Exchange Membrane (PEM) brandstofcellen en een proces van aluminiumactivering, gepatenteerd door de co-auteurs van het artikel. Prof. Alon Gany en Dr. Valery Rosenband.

Het onderzoek van Dr. Elitzur was gericht op de reactie tussen het geactiveerde aluminiumpoeder en water (van verschillende soorten) om waterstof te produceren. De basis voor de technologie ligt in de chemische reactie tussen aluminiumpoeder en water om waterstof te produceren. Ofwel zoet water of afvalwater, al aan boord van het vliegtuig, kan worden gebruikt voor activering, wat betekent dat het vliegtuig geen extra water hoeft te vervoeren.

De spontane en aanhoudende reactie tussen aluminiumpoeder en water wordt mogelijk gemaakt door een speciaal thermochemisch proces van aluminiumactivering dat de onderzoekers ontwikkelden. De beschermende eigenschappen van de oxide- of hydroxidefilm die het oppervlak van de aluminiumdeeltjes bedekt, worden gewijzigd door een kleine fractie op lithium gebaseerde activator die in aluminiumbulk wordt gediffundeerd, water bij kamertemperatuur spontaan laten reageren met het aluminium.

Het proces genereert warmte, waarvan de onderzoekers zeggen dat ze voor een aantal taken kunnen worden gebruikt, inclusief het verwarmen van water en eten in de kombuis, ontijzingsoperaties, of het verwarmen van vliegtuigbrandstof voordat de motoren worden gestart.

Volgens de onderzoekers is hun technologie zou zorgen voor:

• Stillere operaties aan boord van een vliegtuig
• Drastische reductie van CO2-uitstoot
• Compacte opslag; geen waterstofopslagtanks aan boord van vliegtuigen nodig
• Efficiëntere elektriciteitsopwekking
• Minder bedrading (meerdere brandstofcellen kunnen in de buurt van hun gebruikspunt worden geplaatst)
• Thermisch rendement (door de brandstofcel gegenereerde warmte kan worden gebruikt voor ontdooiing, het verwarmen van vliegtuigbrandstof)
• Verminderde brandbare dampen in brandstoftanks (generatie van inert gas)

"De mogelijkheid om beschikbare, afvalwater aan boord verhoogt zowel de efficiëntie als de veiligheid van het systeem, " verklaarde Dr. Rosenband. "Ook, de PEM-brandstofcellen vertonen een hoog rendement bij de opwekking van elektrische energie."

vliegtuig fabrikanten, waaronder Boeing en Airbus, hebben al onderzoek gedaan naar het gebruik van brandstofcellen aan boord. Boeing heeft ermee geëxperimenteerd in kleinere vliegtuigen, in afwachting van het gebruik ervan op zijn 787-8, het huidige ultramoderne elektrische vliegtuig. Volgens de Technion-onderzoekers brandstofcellen kunnen zelfs een energiebesparende rol spelen bij grondondersteunende operaties van luchtvaartmaatschappijen en luchthavens wanneer ze worden gebruikt voor systemen zoals ijsvrij maken en lichtmasten op de start- en landingsbaan.

"Efficiënte productie en opslag van waterstof vertegenwoordigt de toekomst voor efficiënte en veilige energiebehoeften aan boord van vliegtuigen." samengevat Prof. Gany.