ZeroAvia はサンフランシスコのスタートアップ Verne と提携して、よりエネルギー密度の高い形態の水素をクリーンな航空に導入しています。極低温液体水素と比較して、極低温圧縮水素はコストを削減し、燃料供給を高速化し、飛行距離を40％延長することができます。
水素はかなり厄介な燃料です。保管や輸送が難しく、有用な量に変換するには超低温またはエネルギー集約的な圧縮が必要です。水素の製造はエネルギー効率が悪く、独自の流通ネットワークもありません。
しかし、航空業界が完全に脱炭素化されることを目指す場合、現時点ではそれが唯一の燃料選択肢となります。ジェット燃料ほど多くのエネルギーを運ぶことはできませんが、リチウム電池と比較してエネルギー密度が大幅に増加します。その結果、ZeroAvia のような企業は、民間航空機での使用をテストおよび検証するために 24 時間体制で取り組んでいます。気体水素燃料電池の試験飛行はすでに小型旅客機でも順調に進んでおり、昨年には液体水素を燃料として使用した初の有人飛行が実現した。
現在、ZeroAvia は、より多くのエネルギーを輸送できる、第 3 の形式の水素燃料を最前線にもたらしたいと考えています。
極低温圧縮水素 (CcH2) の概念は 25 年前から存在しています。 BMW は 10 年以上前に乗用車用の CcH2 システムのプロトタイプを開発しました。クライオモーティブは現在、CcH2 テクノロジーを長距離トラック輸送に適用しようとしている多くの企業のうちの 1 つです。同社は、CcH2 は、ディーゼルの範囲で、燃料補給時間が短く、1 キログラムあたり 3,000 ワット時以上を貯蔵できるゼロエミッション燃料であると約束しています。
では、それは一体何なのでしょうか？ CcH2 は、液化水素の極低温冷却と気体水素を貯蔵する部分圧縮技術を効果的に組み合わせます。液体水素は周囲圧力で 20K (-253°C/-423°F) 未満の温度を必要としますが、気体水素は多くの場合、周囲温度で 700bar の範囲まで圧縮する必要があります。
水素を 20K に保ち、その後 240bar まで圧縮するとします。 Langmi らの研究によると、水素の体積貯蔵容量は 70 g/L から 87 g/L に増加します。しかし、液体水素貯蔵の特徴である沸騰損失も大幅に削減され、場合によっては事実上排除される可能性もあります。各充填所に数百万ドル相当のコンプレッサー装置を設置する必要がなく、液体輸送の速度で水素を充填することもできます。
Composites World が説明しているように、700 バールの圧力レベルに対処したり、車両内で積極的に冷却したりする必要がないため、より軽量なタンクを使用したり、より安価な材料でタンクを構築したりすることも可能になります。断熱タンクは、燃料が使用されるたびに残りの燃料がタンク内で膨張し、熱力学的原理により温度が下がるため、タンク自体を低温に保つことができます。
ZeroAvia は Verne と覚書を結び、Verne は昨年、ローレンス・リバモア国立研究所と提携して、非公開の圧力および温度レベルで動作し、同様のサイズの液体水素システムよりも 27% 多くの水素を貯蔵できる CcH2 システムを実証しました。
ヴァーン社は、同社のCcH2技術が利用可能な水素密度は液体水素よりも「40%高い」と考えており、ZeroAviaと協力して航空分野でのCcH2応用機会を「共同評価」し、空港での急速水素化に必要な地上インフラを調査している。
Composites Worldとのインタビューで、Cryomotive社のTobias Brunner氏は、自社のCcH2貯蔵技術は「航空業界に非常に適している」と同社は考えていると説明したが、それは小型航空機に限られる。なぜなら、数百キログラム、数千キログラムの燃料が入った大型タンクに到達すると、液体水素はシステムレベルでの軽量ソリューションとして再び登場するからである。