شرکت آمریکایی برنامه‌ریزی برای سلول‌های هیدروژنی فوق‌العاده مستحکم برای کامیون های سنگین
شرکت Celadyne Technologies واقع در شیکاگو با همکاری جنرال موتورز به توسعه سلول‌های سوختی مقاوم برای کاربردهای سنگین مانند کامیون‌ها و صنعت انرژی مشغول است. این همکاری که با تامین مالی از سوی وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) امکان‌پذیر شده است، هدفش استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت در بازارهای انرژی و حمل‌ونقل در مقیاس بزرگ است.
با تعیین اهداف بلندپروازانه کشورها برای کاهش انتشار کربن به سطح صفر خالص، نیاز فوری به حل مشکل حمل‌ونقل سنگین و بلندمدت وجود دارد. بخش حمل‌ونقل به شدت به سوخت‌های فسیلی وابسته است و بیش از 20 درصد از انتشار جهانی را به خود اختصاص می‌دهد.
سلول‌های سوختی مبتنی بر هیدروژن یک راه‌حل ممکن هستند اما هرگز برای این نقش طراحی نشده‌اند.
«سلول‌های سوختی در اصل برای سیستم‌های سبک‌وزن توسعه یافته‌اند»، گری اونگ، مدیرعامل و بنیانگذار Celadyne Technologies، از طریق ایمیل به Interesting Engineering گفت. «برای دستیابی به اهداف کاربردهای سنگین مانند موتور دیزل، باید دوام سلول‌های سوختی فعلی را پنج برابر کنیم.»
اینجا است که تکنولوژی Celadyne مفید واقع می‌شود.
بهبود دوام سلول‌های سوختی
سلول‌های سوختی و الکترولیزورها بر اساس یک اصل کار می‌کنند اما نتایج مخالفی تولید می‌کنند. در حالی که الکترولیزورها مولکول‌های آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می‌کنند، سلول‌های سوختی به ترکیب آن‌ها برای تولید آب و برق می‌پردازند. در هر دو این تنظیمات، دو عنصر باید همیشه جدا نگه داشته شوند و فقط در مواقع نیاز ترکیب شوند. این کار از طریق یک ممبران تبادل پروتونی (PEM) انجام می‌شود.
با این حال، وقتی هیدروژن از طریق PEM عبور می‌کند، دوام سلول سوختی را کاهش می‌دهد. کاهش سرعت عبور هیدروژن کلید دوام است. Celadyne این کار را از طریق طراحی پیشرفته سلول سوختی خود انجام می‌دهد که سه ویژگی اصلی دارد: نازک است، حرکت گازها و یون‌ها را محدود می‌کند و اجازه می‌دهد پروتون‌ها به سرعت حرکت کنند.
تکنولوژی Celadyne ممبران‌های ویژه الکترود-مونتاژ (MEAs) ایجاد می‌کند که دارای لایه‌های نازک انتخابی انتقال (ST) نزدیک به یا درون PEM هستند که به کنترل حرکت یون‌ها و گازها کمک می‌کنند اما تاثیر بر حرکت پروتون‌ها ندارند.
اونگ اضافه کرد: «ما دوام را از طریق متوقف کردن علت اصلی خرابی در سلول سوختی (تشکیل سوزن و واکنش‌های جانبی) افزایش می‌دهیم.» ما در شرایط آزمایش استرس شتاب‌دهنده تا ۴ برابر بهبود دیده‌ایم.»
همکاری با جنرال موتورز
Celadyne دارای قرارداد تحقیقات همکاری (CRA) با جنرال موتورز برای بهبود کارایی، عملکرد و پایداری خودروهای الکتریکی است. با پشتیبانی از DOE، Celadyne مواد و تخصص به جنرال موتورز ارائه می‌دهد تا به توسعه و اجرای تکنولوژی خود کمک کند.
اما چرا به جای آزمایش این فناوری در یک وسیله نقلیه کوچک‌تر مانند خودرو، مستقیماً به دنبال حمل‌ونقل سنگین رفتید؟
اونگ به IE توضیح داد: «هیدروژن جایی معنی پیدا می‌کند که اندازه، مقیاس و حجم اهمیت دارد.» اساساً، برای کربن‌زدایی صنعتی و لجستیک صنعتی معنی دارد. در این بخش‌ها که الکتریکی‌سازی مستقیم یا الکتریکی‌سازی باتری سخت است، ارزش بسیار بیشتری دارد.»
برای Celadyne، این پروژه همچنین فرصتی برای بهبود بیشتر و گسترش به سایر مشتریان در این زمینه فراهم می‌کند، که به سوی امکان‌پذیر کردن حمل‌ونقل هیدروژنی مستحکم کار می‌کند.
اونگ در بیانیه مطبوعاتی افزود: «در Celadyne، ما به شدت معتقدیم که اگر بتوانید هیدروژن را آزاد کنید، می‌توانید جهان را تغییر دهید.» ما متعهد به ارائه راه‌حل‌های هیدروژنی خود به صنایع و بازیگران اصلی جهان هستیم و هیدروژن را به سوی پذیرش گسترده بازار به خاطر سیاره سوق می‌دهیم.»
