Ja, und es wurde vor 30 Jahren auf dem Tupolev 15 5 demonstriert. Dies ist / war eine wasserstoffbetriebene Version des russischen Tu-154B Tri-Jet. Nur einer wurde gebaut und ist seitdem in den Ruhestand gegangen, nachdem in 5 Versuchsflügen die Verwendung von flüssigem Wasserstoff demonstriert wurde. Insgesamt führte die Tu-155 etwa 100 Flüge mit mehreren Kraftstoffen durch, darunter Wasserstoff und Flüssigerdgas.

_{Tu-155 (oben), Ausschnitt (Mitte) und Layout (unten). Quelle: https://www.aviaru.net/pr/?id=11633 sub>}

Wasserstoff ist eigentlich besser für ein Düsentriebwerk: Er ist im Normalfall gasförmig Temperatur, so dass es keine Verzögerung für den Verdampfungsschritt gibt, wie dies bei flüssigen Brennstoffen der Fall ist, bevor das Mischen und die Verbrennung beginnen können. Außerdem verbrennt Wasserstoff in einer Vielzahl von Mischungsverhältnissen mit Sauerstoff, so dass Flammenausfälle viel weniger wahrscheinlich sind, was eine kleinere Brennkammer ermöglicht.

Die Nachteile natürlich sind Speicher und die kleine Molekülgröße von Wasserstoff. Es ist sehr schwer einzudämmen und benötigt große Mengen, um eine bestimmte Menge chemischer Energie zu speichern. Die Drucklagerung bei 200 bar fasst nur 18 kg / m³ oder 45-mal weniger als Kerosin. Mit 142 MJ / kg hält Wasserstoff dreimal so viel chemische Energie wie Kerosin, aber der volumetrische Wirkungsgrad von Kerosin ist immer noch um den Faktor 13,3 besser.

Kryogene Speicher tauschen den Druck gegen niedrige Temperaturen aus: Unter 33 K. und oberhalb von 13 bar wird Wasserstoff zu einer Flüssigkeit und die Speicherdichte steigt auf 30 kg / m³. Die Speicherung von kryogenem Wasserstoff benötigt jedoch das Vierfache des Volumens der gleichen Energiemenge wie Kerosin sowie die Isolierung und die Energie, um es abzukühlen und zu komprimieren.

Die Verwendung von Wasser als Träger und die Aufspaltung an Bord in Wasserstoff und Sauerstoff ist kein Anfänger. Elektrolyse benötigt große Mengen an elektrischer Energie. Statt nur Wasser müssen Sie also Wasser und (große, schwere) Batterien mitnehmen. Wenn Sie Batterien verwenden, ist es besser, nur Elektromotoren zum Antrieb der Turbinen zu verwenden, die leichter wären als ein Elektrolyse-Setup.

Die Wasserstoffspeicherung hat das gleiche Problem wie Batterien: Batterien speichern viel weniger Energie pro kg, Wasserstoff speichert viel weniger Energie pro m 3 sup> als Düsentreibstoff.

Wasserstoff erfordert auch schwere Hochdrucktanks.

Eine bessere Alternative wäre, Wasserstoff und Kohlenmonoxid am Boden in flüssigen Kraftstoff umzuwandeln (nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren) und diesen in Ihren Motoren zu verbrennen.

Wasserstoff funktioniert gut auf Raketen. "In Ordnung" bei Raketen bedeutet jedoch nicht, dass es in einem Flugzeug praktisch ist.

Nur so können Sie $ \ mathrm {H} verwenden. _2 $ span> speichert es kryogen . Dies liegt daran, dass $ \ mathrm {H} _2 $ span> bei überkritisch ist $ - 240 \, {} ^ \ circ \ mathrm {C} $ span>, und egal wie stark Sie es über diese Temperatur hinaus drücken, es würde sich weigern, sich zu verflüssigen und somit zu bleiben eine Flüssigkeit mit niedriger Zahlendichte. Natürlich könnten Sie es als überkritische Flüssigkeit aufbewahren, aber das würde einen unglaublich schweren Druckbehälter erfordern.

Wenn Sie damit einverstanden sind, dass Sie $ \ mathrm {H} _2 $ span> kryogen speichern müssen, sehen Sie sich this a an >. Wie hoch sind Ihrer Meinung nach Ihre Chancen, all diese Hardware an Bord eines Flugzeugs zu tragen und dennoch eine nutzbare Nutzlast zu haben?

Ihre Probleme enden hier nicht. Um $ \ mathrm {H} _2 $ span> als Kraftstoff zu verbrennen, müssen Sie ihn aus dem Tank in den Motor schieben. Und um dies zu tun, müssen Sie eine Art Pumpe verwenden, und eine Pumpe muss einige bewegliche Teile haben, die in die Flüssigkeit eingetaucht sind, die sie pumpen soll. Und hier kommt das Problem: Sie pumpen eine Flüssigkeit, die bei $ - 240 \, {} ^ \ circ \ mathrm {C} $ kocht span> und selbst die kleinste Oberflächenunvollkommenheit, der kleinste Grat, die kleinste Bearbeitungsmarke, die kleinsten Rillen und Mulden auf der Oberfläche der eingetauchten beweglichen Pumpe erzeugen winzige Oberflächenwirbel, und diese Wirbel erwärmen die Flüssigkeit $ \ mathrm {H} _2 $ span> in der Nähe der Oberfläche des Teils, so dass sie kocht, bildet Blasen, die tausende Male pro Sekunde verschmelzen, sich teilen und kollabieren, und die winzigen Druckimpulse, die durch diese Ereignisse ausgesendet werden, wirken sich auf die bereits extrem kalten, so spröden, beweglichen Teile Ihrer Pumpe aus und zersplittern sie fast sofort und nach dem Zerkleinern der Eine beschädigte Pumpe rührt den gesamten Flüssigkeitsstrom $ \ mathrm {H} _2 $ span> heftig zum Kochen und bläst sich selbst ab.

Flüssigkeit $ \ mathrm {H} _2 $ span> ist am schwierigsten Kult-Treibstoff zu handhaben, und sogar Raketen steuern, wann immer möglich, davon weg. Es ist eine Sache, es für etwas zu verwenden, das nur einige Hundert Sekunden dauert, eine andere für etwas, das Zehntausende von Stunden dauert.

BEARBEITEN: Ich habe es fast vergessen. Wasserstoff, dessen Molekül so klein ist, diffundiert wie verrückt, selbst innerhalb der "festen" Objekte wie Stahl, Titan, Kupfer und Aluminium mit bloßem Auge. Daher werden alle Metallteile bei der Verwendung zwangsläufig mit Wasserstoff imprägniert und bilden damit Hydride, wodurch die Festigkeit abnimmt. Also viel Glück mit dem ganzen Kraftstoffsystem! Das gesamte Flugzeug wird eine buchstäblich tickende Zeitbombe sein.

Wasserstoff funktioniert gut als Turbinenbrennstoff, und zwar in Turbopumpen mit Weltraumstart. Um den vollen Wirkungsgrad, die Leistung und die Lebensdauer des Motors mit Wasserstoff zu erreichen, müssen natürlich Änderungen an einem bereits vorhandenen Motor vorgenommen werden.

Auf der Umweltseite verbrennt H2 normalerweise heißer als Kohlenwasserstoffe, die mehr N2O, aber Verbrennung produzieren Die Temperaturen können reguliert werden und müssen den Spezifikationen der Turbinenlebensdauer entsprechen.

Lagerung ist das Problem. Alle Generatoren, die auf der Speicherung von Wasserstoff in Flüssigkeiten / Feststoffen bei Raumtemperatur basieren, haben das Problem erheblich schlechterer Nettotarverhältnisse als Tanks für flüssigen Wasserstoff. LH2 erhöht die Kosten und die Wartung durch Kryotechnik und unterschreitet immer noch die Energiedichte der Kohlenwasserstoffe.

Sie können keine Nettoenergie erhalten, indem Sie H2 aus dem Wasser extrahieren, da dies die gesamte Energie verbraucht, die H2 bei der Verbrennung erzeugt zuzüglich der Verluste. Energie kann nicht erzeugt, sondern nur umgewandelt werden. Damit zum Antrieb des Motors Wärme erzeugt wird, muss an anderer Stelle Energie verloren gehen. In diesem Fall geht es verloren, wenn zwei Chemikalien zusammengefügt werden, die potenzielle Energie (Brennbarkeit) in ihrem Trennungszustand speichern.

Wenn Sie eine andere Energiequelle (tatsächlich einen Energiewandler) an Bord hatten, z. Nuklear, könnten Sie seine Leistung nutzen, um das Flugzeug ohne Verbrennung anzutreiben.

Ihr Plan ist es, den Wasserstoff nicht zu speichern, sondern den Wasserstoff-Inflight zu erzeugen.

Das Problem ist, dass das Generieren von Wasserstoff-Inflight noch umständlicher ist als das Speichern. Die chemischen Komponenten, die Sie zu Wasserstoff kombinieren, sind viel, viel schwerer als der Wasserstoff selbst (keine Überraschung, da Wasserstoff bei weitem das leichteste Atom ist) ... und sowohl schwerer als auch teurer als derselbe Energie aus Erdöl.

Darüber hinaus müssten Sie vor Ort Energie verbrauchen, um die Komponentenchemikalien zu erzeugen (um sie "aufzuladen"). Dies würde Strom oder Wärme erfordern, was das Verbrennen von anderen erfordern würde em> Treibstoff, aufgrund der Effizienz wieder viel mehr Treibstoff, als das Flugzeug nutzen kann.

Wenn die Motivation der öffentlichen Ordnung darin besteht, den Treibstoffverbrauch von Flugzeugen zu reduzieren, ist der effektivste Weg, dies zu tun, effektive Hochgeschwindigkeit -Schienensysteme. Die Innenstadt von London bis in die Innenstadt von Paris ist so zugunsten der Schiene gestapelt, dass ich nicht glauben kann, dass es überhaupt Flugflüge gibt. Hochgeschwindigkeitszüge werden direkt mit Strom versorgt und nutzen umweltfreundliche Stromquellen wie Wind oder Sonne effizient.

Es kann sich herausstellen, dass komprimierter Wasserstoff hervorragend für feste Strukturen geeignet ist, bei denen das Speichervolumen kein so großes Problem darstellt. Transporte wie Lastkraftwagen oder Flugzeuge bevorzugen eine höhere Energiedichte oder flüssige Brennstoffe. Exotische Anwendungen in der Raketentechnik bevorzugen den höheren spezifischen Impuls pro Gramm Wasserstoff im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen (mehr Oxidationsbindungen pro Gewichtseinheit).

Erstaunlicherweise kann die Umwandlung von Wasser in Wasserstoff den Transport von Wasser über große Entfernungen als konvertierbares Gas erleichtern, anstatt energieintensive Pump- und / oder Gebäudekanäle. Eine 5-psi-Wasserstoffpipeline durchquert jedes Gebirgszug und liefert am Bestimmungsort sowohl Brennstoff zum Heizen / Strom als auch eine Gallone Wasser für jedes Pfund verbrannten Wasserstoffs.

Volumenprobleme und extreme Probleme Ein niedriger Siedepunkt kann seine Anwendungen für den Transport in großem Maßstab einschränken. Flüssiges Erdgas ist möglicherweise die bessere Wahl.

Durch die Verwendung eines Generators, der Wasser in Wasserstoffgas umwandelt, können wir nur Wasser als Hauptbrennstoffquelle verwenden, was kostengünstiger ist?

NEIN!

Das Aufteilen von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mit einem Wirkungsgrad von 100% verbraucht genau so viel Energie, wie Sie durch Verbrennen dieses Wasserstoffs im Sauerstoff mit einem Wirkungsgrad von 100% erhalten. Woher beziehen Sie all diese Energie, um Wasser zu spalten? Ihr Flugzeug wäre leichter, wenn Sie diese Energiequelle nur direkt zum Antrieb des Flugzeugs verwenden und keine Zeit damit verschwenden würden, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff und zurück in Wasser umzuwandeln.

In Wirklichkeit haben Sie keine 100 Der Wirkungsgrad von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser ist nicht nur ein Eigengewicht, sondern ein Gewicht, das einen Teil Ihrer Leistung aktiv verbraucht.

Google "Cryoplane-Abschlussbericht" oder einfach Cryoplane für eine vollständige Antwort. Jetliner mit kryogenem Wasserstoff sind machbar, aber nicht billig, wenn Wasserstoff nicht sehr billig wird. Dies könnte der Fall sein, da erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne durch Elektrolyse Wasserstoff erzeugen könnten, wenn ihre Stromleistung höher ist als der Zeitbedarf.

Ich denke, das erste Flugzeug, das mit einer Turbine fliegt, die Heinkel-178, mit der Turbine von Hans Joachim Pabst von Ohain, Patent US2256198, Erfinder erklärte M Hahn, ließ das Strahltriebwerk mit Wasserstoff als Treibstoff testen, das Problem mit Wasserstoff kann Speicher sein. www.SAE.org enthält Dokumente zu Wasserstoff als Kraftstoff für Kraftfahrzeuge, für deren Kauf kein Mitglied erforderlich ist.

Ich habe mich das Gleiche gefragt. Hier ist meine Idee. Verwenden Sie vor dem Flug die Elektrolyse, um viel Wasserstoff aus dem Wasser zu gewinnen. Dann komprimiere den Wasserstoff in einen kleineren Behälter, weil es ein Gas ist, damit du das tun kannst. Verwenden Sie dies als Kraftstoff für den Motor anstelle von Wasser und verwenden Sie stattdessen den Luftsauerstoff, um sich mit dem Wasserstoff zu verbinden.

Sie würden also Ihren Motor Luft ansaugen lassen, ihn mit Wasserstoff kombinieren und a verwenden Ein bisschen Elektrizität, um es mit einem Funken oder so etwas anzuzünden, und dann aus dem Heck des Triebwerks zu schießen.

Außerdem habe ich noch nie etwas mit Düsentriebwerken gemacht, daher habe ich keine Ahnung, ob dies funktionieren würde.