كيف تعيد شركة أدفنت تكنولوجيز تشكيل الطيران المستدام من خلال حلول خلايا الوقود المتقدمة

سباق تحويل الطيران إلى الكهرباء يتصاعد. أكثر من 100 شركة حول العالم تطور حاليًا حلول طائرات كهربائية، من التصاميم التقليدية ذات الأجنحة الثابتة إلى سيارات الأجرة الكهربائية ذات الإقلاع والهبوط العمودي (eVTOL) ومنصات السيارات الطائرة الناشئة. من بين التقنيات المنافسة، يبرز تحدٍ أساسي واحد: كثافة الطاقة. هنا تدخل شركة أدڤنت تكنولوجيز وتقنيتها الحاصلة على براءة اختراع لخلية الوقود بغشاء تبادل البروتون عالي الحرارة (HT-PEM).

مشكلة كثافة الطاقة: لماذا البطاريات تقصر

الطائرات التي تعمل بالبطاريات تواجه قيودًا حاسمة. بطاريات الليثيوم-أيون، المعيار الصناعي الحالي للمركبات الكهربائية، توفر حوالي 0.3 كيلواط ساعة/كجم من كثافة الطاقة. بالنسبة لتطبيقات الطيران حيث يؤثر الوزن مباشرة على المدى وسعة الحمولة، يصبح هذا القيد عائقًا. بالمقابل، يوفر الهيدروجين السائل تقريبًا 33.3 كيلواط ساعة/كجم—أي أكثر من 100 مرة من كثافة الطاقة، مما يجعله أكثر جدوى بشكل كبير للرحلات الطويلة.

هذا الفرق الهائل يفسر لماذا تراهن شركة أدڤنت تكنولوجيز وشركاؤها في الصناعة مثل شركة ستراليس للطائرات بشكل كبير على دفع خلية الوقود الهيدروجينية بدلاً من الحلول القائمة على البطاريات فقط.

الاختراق التقني: درجة حرارة أعلى، أداء أفضل

طورت شركة أدڤنت تكنولوجيز نهجًا مغيرًا للعبة من خلال غشاء الأقطاب™ الخاص بها (MEA)، الذي تم تطويره بالشراكة مع مختبر لوس ألاموس الوطني وحصل على ترخيص حصري لتطبيقات الطيران. يكمن الابتكار الرئيسي في تشغيل خلايا الوقود عند درجات حرارة أعلى بكثير من الأنظمة التقليدية.

تعمل خلايا الوقود PEM (LT-PEM) منخفضة الحرارة التقليدية تحت نقطة غليان الماء، مما يخلق تحديات هندسية معقدة حول إدارة المياه وتبديد الحرارة. على العكس، تعمل خلايا الوقود HT-PEM الخاصة بـشركة أدڤنت تكنولوجيز بشكل جيد فوق نقطة غليان الماء، مما يلغي متطلبات التبخير الرطوبة ويمكّن من بنية تبريد مختلفة تمامًا.

الفوائد العملية كبيرة. من خلال العمل بدرجات حرارة أعلى وجفاف أكبر، تتطلب هذه الخلايا مبردات أصغر وأخف وزنًا لإدارة الحرارة. بالنسبة لتصميم الطائرات، يترجم ذلك مباشرة إلى تقليل الوزن وتقليل مقاومة الهواء—كلاهما عوامل حاسمة لمدى أطول وكفاءة تشغيل محسنة.

التطبيق الواقعي: شراكة شركة ستراليس للطائرات

شركة ستراليس للطائرات، وهي شركة أسترالية تطور طائرات تجارية هيدروجينية كهربائية، أدركت مبكرًا أن إدارة الحرارة ستكون مركزية لجدوى الطيران الكهربائي. من خلال دمج تقنية خلايا الوقود HT-PEM الخاصة بـشركة أدڤنت تكنولوجيز في دورة تصميمها، طورت ستراليس نظام دفع أخف بستة أضعاف من أنظمة خلايا الوقود التقليدية للسيارات.

المقاييس الأداءية مثيرة للإعجاب: يمكن للطائرات الهيدروجينية الكهربائية باستخدام هذه التقنية أن تسافر تقريبًا عشرة أضعاف المسافة التي تقطعها البدائل الكهربائية بالبطارية، مع الحفاظ على تكاليف تشغيل أقل مقارنة بالطائرات التي تعمل بالوقود الأحفوري. ومع وجود خطابات نوايا موقعة بالفعل من شركات طيران عبر أستراليا ونيوزيلندا وآسيا والولايات المتحدة وأوروبا، تظهر ستراليس أن السوق يتحول من المفهوم إلى الواقع.

أساس الملكية الفكرية

شركة أدڤنت تكنولوجيز بنت محفظة براءات اختراع كبيرة تدعم منصة خلايا الوقود الهيدروجينية الخاصة بها. مع حوالي 70 براءة اختراع صادرة أو قيد الانتظار أو مرخصة، تمتلك الشركة أساس الملكية الفكرية لتقنية HT-PEM من الجيل التالي القادرة على العمل في درجات حرارة وظروف قاسية. تمتد هذه الملكية عبر قطاعات متعددة: السيارات، الطيران، الدفاع، النفط والغاز، البحرية، وتوليد الطاقة.

الموقع السوقي والمشهد التنافسي

قطاع تحويل الطيران إلى الكهرباء يجذب لاعبين متنوعين، من مبتكرين ناشئين إلى مصنعي الطيران الكبار. ما يميز شركة أدڤنت تكنولوجيز هو التقنية الأساسية الممكنة—نظام خلايا الوقود نفسه. بدلاً من المنافسة كمصنع طائرات، تضع شركة أدڤنت تكنولوجيز نفسها كمزود تكنولوجي حاسم، مما يجعل الطيران المدعوم بالهيدروجين ممكنًا عبر منصات وتصاميم طائرات متعددة.

كما أشار غاري هيرمان، الرئيس التنفيذي لـشركة أدڤنت تكنولوجيز، فإن دور الشركة هو توفير “التقنية الممكنة الأساسية التي تجعل مستقبل الطيران المدعوم بالهيدروجين ممكنًا”—سواء للطائرات التجارية ذات الأجنحة الثابتة، أو حلول التنقل الجوي الحضري، أو مفاهيم السيارات الطائرة الناشئة.

النظرة المستقبلية

تقارب تقنية خلايا الوقود المتقدمة، والهيدروجين السائل كحامل للطاقة، والطلب المتزايد على الطيران المستدام، يخلق نقطة تحول سوقية مقنعة. تمثل خلايا الوقود HT-PEM الخاصة بـشركة أدڤنت تكنولوجيز قفزة تقنية ذات معنى في معالجة التحدي الأهم في الطيران: تقديم رحلات طويلة المدى عالية الأداء دون الاعتماد على الوقود الأحفوري.

مع وجود شراكات نشطة مع رواد الابتكار في صناعة الطيران ومحفظة ملكية فكرية متنامية، تقف الشركة في مركز ما قد يكون تحولًا جذريًا في تكنولوجيا دفع الطيران.