سولارابيك، الولايات المتحدة الأمريكية – 28 مايو 2025: كشف فريق من كبار المهندسين في الولايات المتحدة عن تصميم رائد يُعد الأول من نوعه عالميًّا، لنظام يعتمد على الهيدروجين السائل، لا يقتصر دوره على تزويد الطائرات النفاثة المستقبلية بالطاقة، بل يمتد إلى تبريد مكوّناتها الحيوية. ويُمثّل هذا الابتكار قفزة نوعية نحو تحقيق طيران مستدام وخالٍ من الانبعاثات الكربونية.
يُواجه قطاع الطيران تحديات بيئية جديّة، إذ يُسهم بنحو 2% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عالميًّا. ويسعى النظام الجديد إلى الحدّ من هذه الانبعاثات عبر الاستخدام المزدوج للهيدروجين السائل كمصدر للطاقة ووسيط تبريد، بما يفتح آفاقًا جديدة نحو كفاءة غير مسبوقة في التشغيل.
نظام موحد يتخطّى قيود التخزين والكفاءة
طوّر باحثون من كلية الهندسة في جامعة فلوريدا الزراعية والميكانيكية (Florida A&M University) نظامًا متكاملًا لطائرة هجينة-كهربائية تتّسع لمئة راكب، وتُدار بواسطة خلايا وقود هيدروجينية ومولدات فائقة التوصيل تعمل بالتوربينات. بدلاً من بناء أنظمة منفصلة للوقود والتبريد والتوصيل، ابتكر الفريق نظامًا موحّدًا يُدير جميع هذه الوظائف بكفاءة عالية.
يُخزَّن الهيدروجين في حالته السائلة عند درجة حرارة شديدة الانخفاض تصل إلى -253 مئوية، لتقليل حجم التخزين. وركّز الفريق على تحسين أداء النظام من خلال إدخال “مؤشر وزني” جديد يُقيس نسبة الهيدروجين القابل للاستخدام إلى الكتلة الكلية. وبفضل ضبط دقيق لضغط التنفيس، وأبعاد المبادلات الحرارية، وغيرها من المتغيرات، بلغ المؤشر 0.62، ما يعني أنّ 62% من وزن النظام يُمثّل وقودًا فعليًّا، وهو تحسّن كبير مقارنة بالأنظمة التقليدية.
تبريد ذكي وتوصيل بلا مضخّات
يعتمد النظام الجديد على الهيدروجين السائل نفسه لتبريد الأنظمة فائقة التوصيل، والتي تتطلّب درجات حرارة منخفضة جدًّا. وأثناء تدفقه عبر المبادلات الحرارية، يمتص الهيدروجين الحرارة الناتجة عن تشغيل المولدات والمحركات والكابلات والمكوّنات الإلكترونية، ما يُغني عن الحاجة إلى نظام تبريد مستقل ويُعزّز الكفاءة التشغيلية.
يرتفع الهيدروجين تدريجيًّا إلى درجة الحرارة المثلى قبل دخوله إلى خلايا الوقود والتوربينات. ولتفادي تعقيدات وأوزان المضخات الميكانيكية، صمّم المهندسون نظام توصيل “خاليًا من المضخات”، يعتمد على ضغط الخزان الذاتي لتنظيم التدفق. وتُدار العملية عبر حقن الغاز أو التنفيس، استنادًا إلى إشارات من حسّاسات تراقب متطلبات الطاقة اللحظية للطائرة.
وأظهرت عمليات المحاكاة أنّ النظام قادر على توصيل ما يصل إلى 0.25 كيلوغرام من الهيدروجين في الثانية، بما يكفي لتوليد طاقة تبلغ 16.2 ميجاوات خلال الإقلاع أو في حالات الطوارئ.
من المحاكاة إلى النموذج الأولي
يعمل الفريق ضمن برنامج “الطيران المتكامل عديم الانبعاثات” التابع لوكالة الفضاء الأمريكية (NASA)، وبالتعاون مع مؤسسات أكاديمية مرموقة. ويعتزم الانتقال قريبًا من مرحلة المحاكاة إلى بناء نموذج أولي، واختباره في مركز أنظمة الطاقة المتقدمة بجامعة ولاية فلوريدا (Florida State University)، في خطوة واعدة نحو تحويل حلم الطيران الهيدروجيني النظيف إلى واقع عملي.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
