UAV propulsat de celule cu hidrogen

September 2015

Un colectiv de cercetători ai Departamentului de Inginerie Mecanică de la Universitatea Americană din Sharjah (American University of Sharjah – AUS) a efectuat cu succes primul zbor al unui UAV (vehicul aerian fără pilot) având sistemul de propulsie alimentat de celule cu hidrogen. Acest prim zbor în regiune (UAE – United Arab Emirates, respectiv GCC – Gulf Cooperation Council) , la Al Hamriyah, port și zonă liberă a orașului Sharjah, marchează un progres semnificativ la dezvoltarea UAV alimentate cu energie regenerabilă. Orașul Sharjah este capitala emiratului omonim, centru cultural și industrial, contribuind cu 7,4% la PIB-ul Emiratelor Arabe Unite, conform Wikipedia. Din cele mai vechi timpuri și până astăzi, Sharjah are o bine-meritată reputație în întreaga regiune, ca un important centru de comerț și de afaceri, precum și al artei și culturii. Încă de la deschiderea porților pentru a primi cursanți, în anul 1997, AUS oferă șansa de experimentare a educației autentice americane în Golf. AUS și-a propus să exceleze ca prima universitate pentru tineri, atât bărbați cât și femei, din regiunea Golfului. Din echipa condusă de dr. Mohamed Gadalla, profesor cu o experiență de peste 20 de ani în industrie și mediul academic și cu peste 55 de lucrări sau articole publicate, au făcut parte inclusiv studenți ai universității.

Aparatul, construit din materiale avute la dispoziție, a avut la bază un proiect propriu. „Ne-am atins obiectivul dorit, de proiectare și construire a unui UAV alimentat cu celule de combustibil, astfel încât proiectul a fost un succes major”, a spus dr. Gadalla. „Zborul de test, de asemenea, a dovedit că este posibil să se alimenteze un UAV cu o celulă de combustibil de hidrogen”, a adăugat el, explicând scopul principal al proiectului. Alimentarea s-a făcut cu o singură celulă PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) și drona a navigat la o viteză constantă timp de 10 minute. Celula de combustie este un dispozitiv electrochimic care folosește descompunerea hidrogenului pentru a produce electricitate, care funcționează fără ardere, deci este practic nepoluantă. În plus, celula de combustie nu are piese în mișcare, deci este o sursă de energie silențioasă și fiabilă. Deoarece combustibilul este transformat direct în electricitate are un randament ridicat, poate produce o cantitate considerabilă de energie și poate fi utilizată timp îndelungat, ceea ce o face un sistem de alimentare adecvat pentru UAV. Există 6 tipuri de celule de combustie, denumite în funcție de tipul de electrolit folosit, dar care funcționează, în general, pe același principiu. Electrolitul determină plaja de temperaturi de funcționare a celulei de combustie. În funcție de temperatura de operare este ales tipul de catalizator utilizat pentru oxidarea combustibilului, câte un catalizator pentru fiecare tip de celulă. La celula de combustie de tip PEMFC electrolitul este o membrană polimerică, pentru schimbul de protoni. Apa evaporată trebuie evacuată controlat pentru a păstra constantă rezistența membranei. Temperatura de funcționare este în jurul valorii de 80o C dar permite pornirea „la rece”, la temperaturi de sub 0o C. În prezent, pilele de combustie pot alimenta un UAV mic, după cum o demonstrează zborul de încercare, oferind o alternativă low-cost la alte surse de energie. UAV de anduranță lungă are mai multe aplicații și anume :

  • patrulare la frontieră
  • inspecție a infrastructurii
  • sondare
  • recunoaștere și de salvare
  • cercetare și educație
  • studierea mediului
  • livrare de colete sau pachete
  • substituire pentru sateliți

“UAV-ul conceput s-a dovedit a fi o platformă stabilă pentru multe aplicații aeriene viitoare”, a explicat Sayem Zafar, membru al colectivului de cercetare din Departamentul de Inginerie Mecanică al universității și care, înainte de a deveni cadru universitar, a lucrat ca inginer în domeniul științei zborului, transferului de căldură și aerodinamicii. Vor urma alte teste suplimentare efectuate pentru a urmări rezistența, capacitatea de sarcină utilă și capacitatea de a zbura ca un sistem autonom.

Tags