Polibenzimidazol w przemyśle lotniczym, czyli nowe wykorzystanie tworzywa sztucznego

Na bazie stabilnego temperaturowo tworzywa sztucznego o nazwie polibenzymidazol powstała specjalna membrana do ogniw paliwowych. Dzięki temu osiągnięciu systemy ogniw paliwowych wymagają o jedną trzecią mniej komponentów. Choć to wszystko dość zawiłe, to rozwiązanie okazuje się być ważnym krokiem w rozwoju przemysłu lotniczego.

Polibenzimidazol jest termoplastem o najlepszym obecnie zestawie właściwości. Dzięki swoim unikalnym cechom może znaleźć zastosowanie w sytuacjach, w których zawodzą już pozostałe tworzywa. Cechy tego materiału to wyjątkowo wysoka maksymalna dopuszczalna temperatura pracy w powietrzu: 310 st. C dla pracy ciągłej oraz 500 st. C dla pracy krótkotrwałej, zachowanie wytrzymałości mechanicznej oraz sztywności w szerokim zakresie temperatur, doskonała odporność na ścieranie oraz niski współczynnik tarcia, wyjątkowo niski współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej, a także doskonała odporność na promieniowanie wysokoenergetyczne (promieniowanie X oraz gamma). Tworzywo wyróżnia także niska palność, wysoka czystość - dotyczy wtrąceń jonowych oraz niskie straty masy w próżni - materiał suchy.

Naukowcy z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki oraz firmy Lange Aviation stworzyli właśnie nowy typ motoszybowca o nazwie Antares DLR-H2. Nie byłoby w tym nic nadzwyczajnego, gdyby nie fakt, że maszyna podrywa się z pasa startowego niemal bezgłośnie. Nie wydziela także zapachu spalanego paliwa. Antares to pierwszy załogowy samolot napędzany wyłącznie wodorem. System ogniw paliwowych potrzebnych do jego napędu mieści się w zbiornikach pod skrzydłami. Tu wytwarzany jest prąd zasilający elektronikę pokładową i silniki elektryczne. Sercem całej instalacji jest opracowany przez BASF Fuel Cell (BFC) zespół membrana-elektroda. W MEA energia chemiczna powstająca podczas reakcji tlenu z wodorem przekształcana jest bezpośrednio w elektryczność i ciepło.

Antares DLR-H2 został zbudowany z myślą o testowaniu potencjału ogniwa paliwowego w lotach powietrznych. BASF uczestniczy w tym pilotażowym projekcie, gdyż wspiera innowacyjną technologię energetyczną, która wkrótce będzie obecna nie tylko w samolotach. Ogniwo paliwowe w czasach kurczących się rezerw energetycznych może przyczynić się do zwiększenia bezpieczeństwa dostaw, bowiem wodór można pozyskiwać z wielu źródeł: z energii wiatrowej czy słonecznej, z gazu ziemnego i ropy naftowej. Poza tym jest ona dużo wydajniejsza niż tradycyjne technologie energetyczne, a jej jedynym produktem spalania jest para wodna.

Aktualnie badacze stoją przed wyzwaniem minimalizacji rozmiarów i redukcji ciężaru systemów ogniw paliwowych na potrzeby ich praktycznego zastosowania. Decydujące jest to, aby system składał się z jak najmniejszej liczby komponentów. I tu pojawia się konieczność korzystania z innowacyjnych tworzyw sztucznych.