ZeroAvia werkt samen met de startup Verne uit San Francisco om een meer energiedichte vorm van waterstof naar de schone luchtvaart te brengen. Vergeleken met cryogene vloeibare waterstof kan cryogene gecomprimeerde waterstof de kosten verlagen, het tanken versnellen en de vliegafstand met 40% vergroten.
Waterstof is een nogal lastige brandstof. Het is moeilijk op te slaan en te transporteren, omdat er ultrakoude temperaturen of energie-intensieve compressie nodig zijn om het in bruikbare volumes om te zetten. Het maken van waterstof is energie-inefficiënt en er is geen eigen distributienetwerk.
Maar het is momenteel de enige brandstofoptie als de luchtvaartindustrie volledig koolstofarm wil worden. Het vervoert misschien niet zoveel energie als vliegtuigbrandstof, maar het biedt een aanzienlijke toename van de energiedichtheid in vergelijking met lithiumbatterijen. Als gevolg hiervan werken bedrijven als ZeroAvia de klok rond om het gebruik ervan in commerciële vliegtuigen te testen en te valideren. Testvluchten met gasvormige waterstofbrandstofcellen zijn al in volle gang, zelfs op kleine passagiersvliegtuigen, en vorig jaar werd de eerste bemande vlucht met vloeibare waterstof als brandstof gerealiseerd.
Nu hoopt ZeroAvia een derde vorm van waterstofbrandstof op de voorgrond te brengen, een vorm die meer energie kan vervoeren.
Het concept van cryogene gecomprimeerde waterstof (CcH2) bestaat al 25 jaar. BMW ontwikkelde meer dan tien jaar geleden een prototype CcH2-systeem voor personenauto's, en Cryomotive is een van de vele bedrijven die nu CcH2-technologie willen toepassen op langeafstandsvrachtvervoer. Het bedrijf belooft dat CcH2 een emissievrije brandstof is die meer dan 3.000 wattuur per kilogram kan opslaan, met het bereik van diesel en snelle tanktijden.
Dus wat is het precies? CcH2 combineert op effectieve wijze cryogene koeling voor vloeibaar gemaakte waterstof met gedeeltelijke compressietechnologie voor de opslag van gasvormige waterstof. Vloeibare waterstof vereist een temperatuur lager dan 20 K (-253°C/-423°F) bij omgevingsdruk, terwijl gasvormige waterstof vaak moet worden gecomprimeerd tot een bereik van 700 bar bij omgevingstemperatuur.
Stel dat de waterstof op 20K wordt gehouden en vervolgens wordt gecomprimeerd tot 240 bar. Volgens onderzoek van Langmi et al. zal de volumetrische opslagcapaciteit van waterstof toenemen van 70 g/L naar 87 g/L. Maar het vermindert ook de kookverliezen die kenmerkend zijn voor de opslag van vloeibare waterstof aanzienlijk en mogelijk zelfs vrijwel. Waterstof kan ook worden gevuld met de snelheid van vloeistofoverdracht, zonder dat bij elk tankstation voor miljoenen dollars aan compressorapparatuur hoeft te worden geïnstalleerd.
Zoals Composites World uitlegt, maakt het het ook mogelijk om lichtere tanks te gebruiken, of om ze van goedkopere materialen te bouwen, omdat het niet nodig is om met drukniveaus van 700 bar om te gaan of voor actieve koeling in het voertuig te zorgen. Geïsoleerde tanks kunnen zichzelf koud houden omdat elke keer dat de brandstof wordt gebruikt, de resterende brandstof uitzet in de tank, en thermodynamische principes zullen helpen de temperatuur te verlagen.
ZeroAvia ondertekende een memorandum van overeenstemming met Verne, dat vorig jaar samenwerkte met Lawrence Livermore National Labs om een CcH2-systeem te demonstreren dat werkt op niet bekendgemaakte druk- en temperatuurniveaus en dat 27 procent meer waterstof kan opslaan dan een vloeibaar waterstofsysteem van vergelijkbare grootte.
Verne gelooft dat zijn CcH2-technologie een bruikbare waterstofdichtheid heeft die “40% hoger is dan die van vloeibare waterstof” en werkt samen met ZeroAvia om de mogelijkheden voor CcH2-toepassingen in de luchtvaart “gezamenlijk te evalueren” en de grondinfrastructuur te onderzoeken die nodig is voor snelle hydrogenering op luchthavens.
In een interview met Composites World legde Tobias Brunner van Cryomotive uit dat zijn bedrijf gelooft dat de CcH2-opslagtechnologie "zeer geschikt is voor de luchtvaartindustrie" - maar alleen voor kleine vliegtuigen, want zodra je bij grote tanks komt die honderden of duizenden kilo's brandstof bevatten, komt vloeibare waterstof weer naar voren als een lichtere oplossing op systeemniveau.