Polttokenno lentokoneessa: Polttokenno lentokoneen apulaitteiden tehonlähteenä

Abstract

Ilmailun aiheuttamat päästöt tarkoittavat kasvihuonekaasuja ja muita saasteita, jotka vapautuvat ilmakehään lentoliikenteen seurauksena. Päästöillä on merkittävät vaikutukset ilmastonmuutokseen ja ilmanlaatuun. Erityisesti kehittyvillä markkinoilla tapahtuva nopea kasvu lentoliikenteen kysynnässä vaikeuttaa tilannetta entisestään. Ilmailualan tavoitteena on ongelmien seurauksena pienentää päästöjä, ja kehittää kestäviä tapoja lentää. Tehtävä on haastava, koska päästöjen vähennystavoitteiden ja kasvavan kysynnän välille täytyy löytää tasapaino.

Polttokennot ovat yksi ehdotetuista ratkaisuista, joilla nykyiset polttomoottorit voitaisiin korvata. Polttokennot tuottavat sähköä vedyn ja hapen välisessä kemiallisessa reaktiossa, jossa syntyy lopputuotteena vain vettä ja lämpöä. Päästöttömyyden vuoksi ne ovat houkutteleva ratkaisu ilma-aluksille. Tässä työssä tutkitaan erityisesti polttokennojen kykyä korvata lentokoneen apuvoimalaitteistot, jolloin ne voisivat tuottaa tehoa kaikille lentokoneen apulaitteille, kuten sähkö-, ohjaus- ja ilmanvaihtojärjestelmille.

Polttokennojen käytön yksi merkittävimmistä ongelmista on kuitenkin puhtaan vetykaasun käyttö, jonka vuoksi on kehitetty kennoja, jotka kykenevät käyttämään käsiteltyä lentopetrolia polttoaineenaan. Tällaisilla ratkaisuilla voidaan saavuttaa polttokennojen hyödyt, ilman erillisiä vetytankkeja tai lentokenttien tankkausjärjestelmien merkittäviä uudistuksia. Muita tutkimusta vaativia ongelmia ovat esimerkiksi kennojen korkea paino, pieni ominaisteho ja integrointi lentokoneisiin.

Vuoteen 2022 mennessä kaupallista käyttöönottoa ei ole vielä saavutettu. Erilaiset kokeelliset tutkimukset osoittavat kuitenkin polttokennojen potentiaalin, kun niiden integrointi lentokoneen eri järjestelmiin toteutetaan hyvin. Tulevaisuuden lentokoneiden kasvava sähkönkulutus aiheuttaa myös kasvavaa tarvetta vaihtoehtoisille sähköntuotantotavoille, koska perinteiset sähköntuotantotavat kasvattavat lentokoneiden polttoaineenkulutusta ja päästöjä.