نجح فريق بحثي في كلية الهندسة المشتركة بين Florida A&M University وFlorida State University (FAMU-FSU College of Engineering) في تصميم نظام مبتكر لتخزين ونقل الهيدروجين السائل. يهدف هذا النظام إلى تقديم حل تقني رئيسي لتحقيق الطيران بدون انبعاثات، من خلال استخدام الهيدروجين كوقود نظيف وكوسيط تبريد لأنظمة الطاقة في الطائرة في الوقت نفسه، مما يحسن كفاءة استخدام الطاقة بشكل كبير.

نُشرت هذه الدراسة في مجلة Applied Energy، وتقترح تصميمًا مخصصًا لطائرة هجينة كهربائية تتسع لـ100 راكب. تعتمد طاقة الطائرة على خلايا وقود الهيدروجين ومولدات فائقة التوصيل مدفوعة بتوربينات الهيدروجين. تُظهر الدراسة كيفية تخزين ونقل الهيدروجين السائل بكفاءة عالية، واستغلال خصائصه فائقة البرودة لتبريد الأنظمة الرئيسية على متن الطائرة، مما يلبي احتياجات الطاقة المعقدة في مراحل الطيران المختلفة. يقول البروفيسور وي غو (Wei Guo)، أستاذ الهندسة الميكانيكية ومؤلف الدراسة المراسل: "هدفنا هو إنشاء نظام واحد يتعامل مع مهام متعددة حاسمة: تخزين الوقود، التبريد، ومراقبة النقل. يضع هذا التصميم أساسًا لأنظمة الطيران بالهيدروجين في العالم الحقيقي."

كان أحد التحديات الرئيسية التي واجهها الفريق هو مشكلة تخزين الهيدروجين بكثافة منخفضة. لتحسين النظام، حددوا مؤشرًا جديدًا يُسمى "نسبة كتلة الوقود إلى كتلة نظام الوقود بأكمله"، وبعد تعديل ضغط التصريف وحجم المبادلات الحرارية وغيرها من المعلمات الرئيسية، وصلوا إلى قيمة 0.62، مما يعني أن 62% من وزن النظام الكلي هو هيدروجين وقود قابل للاستخدام، وهو تحسن كبير مقارنة بالتصاميم التقليدية.

يعتمد النظام على تصميم بدون مضخات، حيث يتم التحكم في تدفق وقود الهيدروجين عن طريق تنظيم ضغط الخزان، مع شبكة مبادلات حرارية متدرجة تجعل الهيدروجين السائل يمر تدريجيًا لتبريد المولدات فائقة التوصيل، والكابلات، والمحركات، وأجهزة الإلكترونيات الكهربائية، ثم يُسخن مسبقًا قبل الدخول إلى خلية الوقود. يشير البروفيسور وي غو: "في السابق، لم يكن الناس متأكدين من كيفية نقل الهيدروجين السائل بفعالية على الطائرة، وما إذا كان يمكن استخدامه لتبريد مكونات نظام الطاقة. لقد أثبتنا ليس فقط أن ذلك ممكن، بل أيضًا أن هذا التصميم يتطلب تحسينًا على مستوى النظام بأكمله."

تُعد هذه الدراسة جزءًا من برنامج NASA Integrated Zero-Emission Aviation (IZEA)، وسيتم في المرحلة التالية بناء واختبار نظام نموذجي في مركز Florida State University لأنظمة الطاقة المتقدمة.