מימן מוצק – העתיד?

מימן מוצק הוא בהחלט פתרון שיכול לשנות את עולם האנרגיה, ובמיוחד בתחום התעופתי”, אומר עופר חרובי מהחטיבה הצבאית בתעשייה האווירית. בימים אלה יצא לדרך פרויקט ניסיוני של התעשייה האווירית וחברת CELLA האמריקנית, הבוחן פתרון חדש לשימוש בתאי דלק מבוססי מימן מוצק.

המערכת תתבסס על טכנולוגיית מימן מוצק שתשולב במיני מל”ט מסוג Bird Eye מתוצרת התעשייה האווירית. לדברי אנשי התעשייה האווירית, הטכנולוגיה הזאת היא בעלת פוטנציאל להגדיל את משך השהייה של המלט באופן משמעותי (פי 2-3 עבור אותו משקל סוללה) תוך פתרון בעיות שמגבילות כיום את היצרניות בשילוב תאי דלק במל”טים.

“במשך הרבה מאד זמן, עולם התעופה עוקב אחרי טכנולוגיית המימן המוצק. אין ספק שיש בה פוטנציאל טכנולוגי”, אומר חרובי. “גם בתעשייה האווירית בחנו בעבר מספר פתרונות אנרגיה כאלה, אבל אז, לפני עשור ויותר הטכנולוגיה עדיין לא הייתה מספיק בשלה להחליף מנועים חשמליים. בניסויים שלנו נבחנו שלושה פתרונות מבוססי מימן: הראשון מבוסס על מצבו הטבעי של המימן – גז, השני היה ניסיון להפוך אותו בראקציה כימית לנוזל והשלישי בתצורה מוצקה. מתברר שהפוטנציאל הטכנולוגי לצרכים התעופתיים קיים בפתרון השלישי, אם כי עדיין מוקדם מידי לקבוע ש”אנחנו שם”. אנחנו מתחילים עכשיו עם CELLA ENERGY תהליך של מחקר ופיתוח שמתוכנן לשנה, עם אופציה להארכה נוספת”.

המימן המוצק התגלה לראשונה בסוף המאה ה 19 על ידי מדען סקוטי בשם ג’יימס דיואר. דיואר הראה כי ניתן לשנות את מצב הצבירה של הגז האציל למוצק, כאשר מביאים אותו לטמפרטורה של מינוס 259 מעלות צלסיוס. החידוש המעניין של חברת CELLA ENERGY, הוא היכולת להפוך ליטר של מימן נוזלי למצב מוצק בגודל של קפסולה סטנדרטית. בדומה לגודל של גלולה רפואית לבליעה. היכולת הזו פותחת בפני תעשיות התעופה אפשרויות נרחבות לשילוב תאי דלק מבוססי מימן מוצק שיספק לכלי הטיס ביצועים טובים יותר באוויר. מכאן הקביעה כי אם תבשיל הטכנולוגיה לכדי יכולת מבצעית, יהיה ניתן על בסיס אותו גודל סוללה להכפיל ויותר את זמן השהייה באוויר. הפרוייקט המשותף הזה של התעשייה האווירית ו-CELLA ENERGY האמריקנית, נעשה במסגרת מיזם של קרן המחקר והפיתוח לנושאי תעופה וחלל של מדינת פלורידה ומרכז המחקר והפיתוח התעשייתי במשרד הכלכלה בישראל. שני הגופים הללו חתמו על תכנית משותפת למחקר ופיתוח יכולות של כלי טיס בלתי מאוישים. הפרויקט המשותף נבחר בשל ההיתכנות הכלכלית והמבצעית שלו בטווח זמן קצר יחסית.

שיפור ביצועי המל”טים הוא נושא שמעסיק הרבה מאד את היצרניות. כך למשל, חברת לוקהיד מרטין האמריקנית דיווחה בשנת 2012 כי הצליחה להטעין סוללות חשמליות של מל”ט בזמן טיסה על ידי “הזרקת” אנרגיה מבוססת קרן לייזר. המל”ט שנוסה אז, המריא עם אנרגיה שהספיקה לחמש דקות טיסה, ובעזרת ההטענה שהה באוויר כמעט יממה. פתרון המימן המוצק הוא למעשה כיוון שונה של מחקר, המבוסס על האנרגיה האצורה במימן, ששיעורה כפול ויותר מהאנרגיה המשתחררת משריפת דלק.

“החידוש הזה יאפשר לנו לעשות אופטימיזציה חדשה לתאי דלק” אומרים בתעשייה האווירית. “גם כאשר הטכנולוגיה הזאת תבשיל לכדי יכולת, עדיין יישאר הצורך לבחון את המשמעות הכלכלית שלה, וזאת מעבר לרכישת הטכנולוגיה עצמה והתאמתה למערכי המטוסים הקיימים. אחד הפרמטרים שנבחנים, לצד הפיתוח הטכנולוגי, הוא קיצור והוזלת ה”זנב הלוגיסטי” של מערך המל”טים. כיום, למל”טים המונעים במנועים חשמליים, יש זנב לוגיסטי ארוך יחסית, זה יקר ומשפיע לעיתים על הגמישות המבצעית. על פניו נראה שהשילוב בין שיפור ביצועי המל”ט, לאופטימיזציה של תאי דלק מבוססי מימן מוצק, טומן בחובו פוטנציאל מבצעי וכלכלי, אם כי מוקדם עדיין לקבוע זאת בוודאות”.

CELLA ENERGY הוקמה בשנת 2011 על ידי שני מדענים שיצאו מזרוע המחקר והפיתוח של הממשלה בריטית. השניים, סטפן בנינגטון וסטפן וולר, החליטו להתמקד בפיתוח מימן מוצק לצורכי אנרגיה. כיום מציגה CELLA ENERGY שני פתרונות מבוססי מימן מוצק, האחד תא דלק למל”ט קטן והאחר תא דלק גדול לרכב או מטוס מאויש. בספטמבר 2014 חתמה CELLA ENERGY הסכם שיתוף פעולה עם SAFRAN הצרפתית, לפיתוח יכולות מבוססות מימן לעולם התעופה האזרחי. SAFRAN המממנת העיקרית של המחקר, קיבלה בתמורה את זכויות הקניין של הפיתוחים (מלבד תחום אחד, כלי טיס בלתי מאוישים שנשארו בידי CELLA ENERGY). הניסוי עם מל”ט ה-BIRD EYE של התעשייה האווירית יתבסס על ניסוי ראשוני שעשתה החברה עם מל”ט חשמלי קטן של חברת L2 האמריקנית. בניסוי הזה סיפקו תאי המימן המוצק אנרגיה המקבילה למנוע חשמלי של 6 קילו וואט.

“אני חושב שהשילוב של תעשייה מובילה בעולם בתחום כלי הטייס הבלתי מאוישים, כמו התעשייה האווירית לחברת CELLA ENERGY, טומן בחובו פוטנציאל טכנולוגי ועסקי בכל הקשור לאנרגיה מבוססת מימן מוצק”, אומר פרופסור סטפן בנינגטון, מייסד החברה. “בעזרת החבירה לתעשייה האווירית עם הידע הנרחב שלה, אנחנו רואים גם הזדמנות להרחיב את הפעילות שכבר יש לנו במסגרת תעשיית החלל האמריקנית במרכז החלל קנדי”.

מעבר להתמקדות באנרגיה תעופתית, מפתחת CELLA ENERGY גם אנרגיה מבוססת מימן לכלי רכב. כך למשל מציגה החברה הטענת תאי דלק מבוססי מימן בתחנות דלק. על פי התיאור באתר החברה, מבחינת הנהג לא יהיה הבדל בין מילוי דלק רגיל למילוי כדוריות מימן מוצק. פיית ההזנה נראית אותו דבר וכך גם דרכי השינוע של המימן המוצק. ההשפעה על ביצועי הרכב תהיה בדיוק כמו זו הצפויה על מנועי מל”ט, הכפלה ויותר של טווח הנסיעה.