Quân đội Hoa Kỳ đang hỗ trợ hệ thống đẩy nhiên liệu hydro thả vào mới cho máy bay chạy êm, không phát thải và tạo ra năng lượng tĩnh.
Máy bay chạy bằng pin nhiên liệu hydro cũng thu hút Lục quân, Hải quân và Không quân Hoa Kỳ
Quân đội Hoa Kỳ đã tìm kiếm máy bay điện để có cơ hội mới nhằm cải thiện hiệu suất và khả năng phục hồi hoạt động. Cùng với máy bay chạy bằng pin điện, công nghệ pin nhiên liệu hydro cũng đang được áp dụng, như đã được chứng minh bởi một công ty khởi nghiệp kinh doanh nhỏ có tên là Hydroplane, do một giám đốc điều hành có thành tích 16 năm làm việc tại NASA chỉ đạo.
Pin nhiên liệu hydro cho máy bay không phát thải
Cho dù được cung cấp năng lượng bằng pin hay pin nhiên liệu, máy bay điện đều êm hơn đáng kể so với những người anh em chạy bằng nhiên liệu phản lực của chúng.
Chi phí là một cân nhắc khác và điều đó giúp giải thích tại sao Hydroplane lại lọt vào mắt xanh của quân đội Hoa Kỳ. Công ty tập trung mô hình kinh doanh của mình vào hệ thống đẩy pin nhiên liệu hydro thả vào mô-đun hoàn chỉnh với hệ thống phân phối điện, quản lý nhiệt, lưu trữ hydro và thiết bị điện tử liên quan.
Hydroplane đã phát triển phiên bản hệ thống 120 kilowatt theo hợp đồng với chương trình Agility Prime của Không quân, nhằm mục đích hỗ trợ đổi mới trong lĩnh vực máy bay nâng thẳng đứng không phát thải.
Bước tiếp theo là hệ thống pin nhiên liệu 500 kilowatt mạnh hơn có khả năng đưa máy bay nâng thẳng đứng của Quân đội lên không trung. Kế hoạch đã được triển khai vào tháng 5 năm ngoái, khi Hydroplane giành được giải thưởng từ cuộc thi xTechSearch 8 của Quân đội Hoa Kỳ. Bài giới thiệu của công ty tới xTechSearch bao gồm một hệ thống pin nhiên liệu mô-đun để cung cấp năng lượng phụ trợ, cũng như một hệ thống đẩy thả vào cho máy bay.
Là một phần của cuộc thi, Hydroplane đã được mời nộp đơn xin tài trợ Nghiên cứu đổi mới doanh nghiệp nhỏ. Chương trình SBIR được triển khai theo phương pháp tiếp cận theo từng giai đoạn, với Giai đoạn I tập trung vào việc thiết lập kỳ vọng. Hydroplane giải thích vào tháng 5 rằng "Nếu được trao, điều đó sẽ cho phép Hydroplane hợp tác với Quân đội để xác định các yêu cầu về hiệu suất, độ bền và hoạt động".
Việc chế tạo nguyên mẫu sẽ không diễn ra cho đến khi một ứng viên SBIR nhận được tài trợ Giai đoạn 2 để phát triển và thử nghiệm. Nếu hiệu suất đạt yêu cầu, người nộp đơn có thể chuyển sang Giai đoạn 3, cung cấp kinh phí cho sản xuất thương mại.
Hải quân Hoa Kỳ cũng muốn có một pin nhiên liệu hydro cho năng lượng mặt đất
Trong khi đó, Hải quân Hoa Kỳ đã trao hợp đồng SBIR Tùy chọn Giai đoạn 1 cho Hydroplane, cho phép công ty này tiến hành phát triển một đơn vị năng lượng mặt đất nhẹ dựa trên công nghệ pin nhiên liệu của mình.
Tập trung vào năng lượng cố định không phải là một bước tiến khó khăn đối với Hydroplane. "Là một doanh nghiệp nhỏ, chúng tôi có sự nhanh nhẹn và tư duy đổi mới để nhanh chóng đưa công nghệ tiên tiến từ nghiên cứu vào sản phẩm", nhà sáng lập kiêm giám đốc điều hành Anita Sengupta, Tiến sĩ giải thích.
Phần "Tùy chọn" của hợp đồng đề cập đến việc tiếp tục hợp đồng Giai đoạn 1 ban đầu do Hải quân trao vào đầu năm nay, nhằm mục đích phát triển một đơn vị năng lượng mặt đất cho Thủy quân Lục chiến Hoa Kỳ. Hydroplane đã công bố hợp đồng mới vào tháng 9, nhấn mạnh rằng khoản tài trợ này hỗ trợ một đơn vị năng lượng mặt đất pin nhiên liệu để Thủy quân Lục chiến triển khai trong "môi trường hậu cần cạnh tranh".
Ngoài mục đích sử dụng quân sự trên mặt đất, Hydroplane dự đoán rằng pin nhiên liệu có thể thay thế máy phát điện diesel tại các sân bay để giúp giảm phát thải carbon cho các hoạt động hàng không.
Sản xuất hydro tại chỗ cho pin nhiên liệu của tương lai
Việc đề cập đến "môi trường hậu cần cạnh tranh" gợi lên một điểm quan trọng về pin nhiên liệu. Chúng tạo ra điện từ phản ứng giữa hydro và không khí xung quanh, được tạo ra bởi chất xúc tác. Nhiên liệu hydro phải đến từ đâu đó. Nếu phải di chuyển quãng đường dài trong vùng chiến sự, các mối nguy hiểm sẽ tăng lên, giống như đối với bất kỳ hoạt động vận chuyển nhiên liệu nào khác.
Hiện tại, chuỗi cung ứng hydro toàn cầu phụ thuộc rất nhiều vào việc khai thác hydro từ khí đốt tự nhiên. Về mặt gặp phải các biến chứng và mối nguy hiểm về mặt hậu cần, điều đó đưa pin nhiên liệu vào cùng một hạng với bất kỳ hệ thống điện nào khác phụ thuộc vào năng lượng hóa thạch.
Mặt tích cực là một phương pháp tiếp cận toàn diện đối với việc sản xuất điện tại chỗ đã xuất hiện. Hải quân và các nhánh khác của lực lượng vũ trang đang tìm kiếm các hệ thống bền bỉ, có khả năng phục hồi để sản xuất hydro cho pin nhiên liệu tại địa phương, mà không cần phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên hóa thạch từ các cơ sở xa xôi.
Một lựa chọn đang được Văn phòng Nghiên cứu Hải quân xem xét là hệ thống mô-đun tạo ra hydro từ phản ứng giữa các viên nhôm và nước. ONR giải thích rằng "Bất kỳ dạng nước nào cũng có thể tham gia phản ứng hóa học: nước biển mặn, nước sông, thậm chí là nước tiểu", đồng thời nhấn mạnh rằng hệ thống có thể được triển khai trong nhiều điều kiện khác nhau.
Các viên cần được nạp lại định kỳ, nhưng hệ thống này tránh được các rủi ro và nguy hiểm liên quan đến việc vận chuyển khí và chất lỏng dễ cháy trên quãng đường dài.
"Ngoài ra, vì hơi nước còn sót lại sau quá trình tạo nhiên liệu hydro nên có thể chưng cất và sử dụng để uống và hydrat hóa”, ONR chỉ ra.
“Khí hydro cũng tương thích với việc sử dụng pin nhiên liệu, không tạo ra tiếng ồn và dấu hiệu nhiệt liên quan đến động cơ đốt trong”, họ nói thêm.
Thêm hydro được sản xuất tại địa phương cho pin nhiên liệu
Một cách tiếp cận quen thuộc hơn đối với nguồn cung tại địa phương là hydro xanh được sản xuất bằng phương pháp điện phân. Một hệ thống điện phân đặt công nghệ pin nhiên liệu lên trên, triển khai điện để đẩy khí hydro từ nước với sự trợ giúp của chất xúc tác. Kết hợp với các tua-bin gió hoặc tấm pin mặt trời tại chỗ, một hệ thống điện phân có thể vận chuyển hoặc di động có thể đi kèm với các nhà máy điện pin nhiên liệu mô-đun đến các khu vực xa xôi, có tranh chấp hoặc không.
Ví dụ, Quân đội hiện đang thử nghiệm một hệ thống điện phân có trang bị năng lượng mặt trời có kích thước khiêm tốn trên bánh xe, nhằm mục đích tạo ra hydro để tiếp nhiên liệu cho các xe cứu hộ pin nhiên liệu. Quân đội Hoa Kỳ cũng đang thử nghiệm pin nhiên liệu hydro trong các lưới điện siêu nhỏ và để sử dụng làm hệ thống điện dự phòng trong trường hợp khẩn cấp.
Hãy theo dõi Hải quân Hoa Kỳ để biết sự phát triển ở cấp độ tiếp theo. Hệ thống điện phân thông thường cần nước tinh khiết, nhưng Hải quân đã thuê các nhà nghiên cứu tại Đại học Nam Carolina để khám phá tiềm năng sản xuất hydro trên tàu từ nước biển. Hệ thống điện phân có thể chạy bằng năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời nếu có, hoặc bằng pin nếu không.
"Hydro có thể sản xuất amoniac để lưu trữ năng lượng lâu dài, chạy qua pin nhiên liệu để tạo ra điện và nước sạch để uống hoặc đốt trực tiếp để phát điện", trường giải thích.
Về nước uống, dự án này dựa trên mối quan tâm lâu dài của Hải quân đối với hệ thống lọc nước. Dự án đã được triển khai vào tháng 7 theo lịch trình ba năm, vì vậy hãy theo dõi để biết thêm tin tức về dự án.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
