ইউকে ন্যাশনাল কম্পোজিটস সেন্টার (এনসিসি) একটি স্পেস লিকুইড হাইড্রোজেন স্টোরেজ ট্যাঙ্ক ডেমোনস্ট্রেটর তৈরি করেছে যার দৈর্ঘ্য 750 মিমি, ব্যাস 450 মিমি এবং 96 লিটারের বেশি তরল হাইড্রোজেন রয়েছে।

ট্যাঙ্কটি 4.0 থেকে 5.5 মিমি নামমাত্র প্রাচীর পুরুত্বের সাথে ডিজাইন এবং তৈরি করা হয়েছে, যা এটি 85 বারের চাপ সহ্য করতে দেয়। কার্বন ফাইবার কম্পোজিট বডির ওজন মাত্র 8 কিলোগ্রাম, এবং আরও ওজন অপ্টিমাইজেশনের পরিকল্পনা করা হয়েছে। এনসিসি 300mm চওড়া MTC510 ইপোক্সি কার্বন ফাইবার prepreg ব্যবহার করে। MTC510 হল একটি ইপোক্সি রজন সিস্টেম যা 80°C এবং 120°C এর মধ্যে নিরাময়ের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে এবং ক্ষতি সহনশীলতা উন্নত করতে শক্ত করা হয়েছে। BINDATEX প্রিপ্রেগ টেপ প্রদান করেছে, যা অবিকলভাবে 6.35 মিমি প্রস্থে কাটা হয়েছিল এবং কোরিওলিস অটোমেটেড ফাইবার প্লেসমেন্ট (এএফপি) সরঞ্জামগুলিতে ব্যবহারের জন্য 22,000 মিটার উপাদান হিসাবে ফিরে এসেছে। কোরিওলিস এএফপি ডিভাইসটি একটি ধোয়া যায় এমন ছাঁচের চারপাশে 6.35 মিমি প্রিপ্রেগ টেপ মোড়ানোর জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল, বিশেষ সফ্টওয়্যার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত উইন্ডিং প্রক্রিয়াটি হেলিকাল এবং হুপ উইন্ডিং উভয়ই পরিচালনা করতে। 24 টিরও বেশি স্তর এবং 5.5 মিমি পর্যন্ত বেধ সহ ওয়াইন্ডিং প্রক্রিয়াটি ট্যাঙ্কের নির্দিষ্ট চাপ বা লোডের প্রয়োজনীয়তা অপ্টিমাইজ করার জন্য সামঞ্জস্য করা যেতে পারে।

30 মিমি প্রাচীরের পুরুত্ব সহ মূল ছাঁচটি দুটি অংশে নিক্ষেপ করা হয়েছিল এবং তারপরে একত্রে বন্ধন করা হয়েছিল। টুলটিতে তিনটি ধোয়া যায় এমন অভ্যন্তরীণ শক্তিবৃদ্ধি রিং রয়েছে যা স্বয়ংক্রিয় যৌগিক স্তর স্থাপনের সময় প্রত্যাশিত টরসিয়াল লোড এবং অটোক্লেভ নিরাময়ের সময় প্রয়োগ করা চাপ সহ্য করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। ধাতব তরল ভালভ পোর্টগুলি ধোয়া যায় এমন কোর ছাঁচে একত্রিত করা হয়, চূড়ান্ত পণ্যে সেকেন্ডারি সমাবেশ এবং বন্ধন অপারেশনের প্রয়োজনীয়তা দূর করে। এই পোর্টগুলি উত্পাদন প্রক্রিয়ার পরবর্তী পর্যায়ে কার্বন কম্পোজিটের সাথে বন্ধন করা হয়। ঘুরানোর পরে, ট্যাঙ্কটি ত্রুটি এবং পুরুত্বের তারতম্যের জন্য পরিদর্শন করা হয়, 100°C তাপমাত্রায় একটি অটোক্লেভে নিরাময় করা হয় এবং পুনরায় পরিদর্শন করা হয়। আল্ট্রাসনিক সি-স্ক্যান এবং থার্মোগ্রাফি ব্যবহার করে পোস্ট-কিউর নন-ডেস্ট্রাকটিভ টেস্টিং (এনডিটি) ডিলামিনেশন এবং পোরোসিটিসের মতো কোনো ত্রুটি সনাক্ত করার জন্য তুলনা করা হয়। অবশেষে, অভ্যন্তরীণ মূল ছাঁচটি চাপযুক্ত ঠান্ডা জল দিয়ে ফ্লাশ করা হয় যাতে ট্যাঙ্কের গহ্বর পরিষ্কার থাকে।

কেন বেসামরিক বিমানে তরল হাইড্রোজেন ব্যবহার করবেন?

কেরোসিনের 12kWh/কেজি তুলনায় হাইড্রোজেনের ওজন শক্তির ঘনত্ব 33.3kWh/কেজি। স্বাভাবিক চাপ এবং তাপমাত্রায়, হাইড্রোজেনের ঘনত্ব 0.090kg/m³। 700 বারে (700 গুণ স্বাভাবিক বায়ুমণ্ডলীয় চাপ), হাইড্রোজেনের ঘনত্ব 42kg/m³, একটি 125L ট্যাঙ্ককে 5kg হাইড্রোজেন সঞ্চয় করার অনুমতি দেয়। -252.87°C এবং 1.013 বারে, তরল হাইড্রোজেনের ঘনত্ব 71kg/m³ এর কাছাকাছি, যা একটি 75L ট্যাঙ্ককে 5kg হাইড্রোজেন সঞ্চয় করতে সক্ষম করে। কম-তাপমাত্রার ট্যাঙ্কে তরল হাইড্রোজেন সংরক্ষণ করা আরও ভলিউম কমাতে সাহায্য করে।

• স্বাভাবিক তাপমাত্রা এবং চাপে 3000 লিটার গ্যাসীয় হাইড্রোজেন 1 লিটার এভিয়েশন কেরোসিনের শক্তির সমতুল্য।

• 700 বারে 6 লিটার গ্যাসীয় হাইড্রোজেন 1 লিটার এভিয়েশন কেরোসিনের শক্তির সমতুল্য।

• -252.87°C এবং 1.013 বারে 4 লিটার (1.05 গ্যালন) তরল হাইড্রোজেন 1 লিটার এভিয়েশন কেরোসিনের সমান শক্তি প্রদান করে।

এই তথ্য থেকে, এটা স্পষ্ট যে তরল হাইড্রোজেন (-252.87°C) সংরক্ষণের জন্য সবচেয়ে ছোট স্টোরেজ ট্যাঙ্কের পরিমাণ প্রয়োজন। ছোট ট্যাঙ্ক ভলিউম একটি বিমানের এরোডাইনামিক আকারের মধ্যে একীভূত করা সহজ।

নিম্ন-তাপমাত্রার (-252.87°C) তরল হাইড্রোজেন স্টোরেজ ট্যাঙ্কের মূল প্রযুক্তিগত সমস্যা:

1. ট্যাঙ্কের তরল হাইড্রোজেন -253°C এর নিচে বজায় রাখা:বর্তমানে, অভ্যন্তরীণ এবং বাইরের ট্যাঙ্কগুলির মধ্যে একটি ভ্যাকুয়াম-অন্তরক কাঠামো ব্যবহার করা হয়। ভিতরের ট্যাঙ্কটি কার্বন ফাইবার রিইনফোর্সড রজন কম্পোজিট দিয়ে তৈরি, যখন বাইরের ট্যাঙ্কে বিশেষ নিরোধকের একাধিক স্তর রয়েছে।

2. ট্যাঙ্কে অভ্যন্তরীণ সিস্টেমগুলি ইনস্টল এবং রক্ষণাবেক্ষণ করা:বর্তমান ফাইবার উইন্ডিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করলে ট্যাঙ্কের ভিতরে পাইপলাইন এবং সিস্টেমের উপাদানগুলি ইনস্টল এবং বজায় রাখার চ্যালেঞ্জ।

3. ট্যাঙ্ক এবং এর অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলির জন্য উপাদান নির্বাচন:ট্যাঙ্ক এবং এর অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলির জন্য ব্যবহৃত উপকরণগুলির উপর নিম্ন-তাপমাত্রার পরিবেশের প্রভাব (-252.87°C)৷

4. নিম্ন-তাপমাত্রা পরীক্ষার কৌশল এবং জ্বালানী স্লোশ ব্যবস্থাপনা প্রযুক্তি।

5. স্থায়ী ঘন ঘন টেক-অফ এবং ল্যান্ডিং:হাইড্রোজেন ট্যাঙ্ককে অবশ্যই প্রায় 20,000 টেক-অফ এবং ল্যান্ডিং সহ্য করতে হবে।

বিমানের কাঠামোর উপর প্রভাব

একটি বিমানের ডানার কাঠামোর জ্বালানী ট্যাঙ্কগুলি হল জ্বালানী সঞ্চয় করার জন্য ব্যবহৃত গহ্বর। একটি A320 উইং ট্যাঙ্ক প্রায় 20 টন এভিয়েশন কেরোসিন (বোয়িং 737 এবং COMAC C919-এর অনুরূপ) সংরক্ষণ করতে পারে। তরল হাইড্রোজেনের সাথে কেরোসিন প্রতিস্থাপন করে, একটি 94m³ নলাকার তরল হাইড্রোজেন ট্যাঙ্ক শুধুমাত্র পিছনের ফুসেলেজে ইনস্টল করা যেতে পারে, যার জন্য ফুসেলেজটি উল্লেখযোগ্যভাবে লম্বা করা প্রয়োজন। পিছনের ফিউজলেজটি একটি শঙ্কু আকৃতির যার সর্বোচ্চ ব্যাস 4 মিটারের কম। একটি 94m³ ট্যাঙ্ককে মিটমাট করার জন্য কেবল ফিউজলেজ প্রসারিত করা অবাস্তব; অতএব, ফুসেলেজের ব্যাসও বাড়াতে হবে।

নতুন A320 ডিজাইনে, পিছনের ফিউজলেজে একটি গোলাকার এবং একটি শঙ্কুযুক্ত ট্যাঙ্ক ইনস্টল করা হয়েছে। তবে, ফিউজেলেজ ব্যাস বাড়ানো হবে কিনা তা এখনও স্পষ্ট নয়, যদিও এটি সম্ভবত। যুক্তরাজ্য একটি তরল হাইড্রোজেন চালিত বেসামরিক বিমানের নকশা উন্মোচন করেছে, বর্তমান A320-কে প্রতিস্থাপন করার জন্য ন্যারো-বডি "FZN-1E" সহ। এই নতুন ডিজাইনটি 10m দ্বারা ফুসেলেজকে প্রসারিত করে, 1m দ্বারা ব্যাস বাড়ায়, একটি ডুয়াল-আইল কেবিন লেআউট রয়েছে, আবার ডিজাইন করা উইংস, যোগ করা হয়েছে"ফোরপ্লেন"নাকের উপর, এবং লেজের উপর ইঞ্জিন বসানো।

অগ্রগতি

বেসামরিক বিমানের ইঞ্জিন দুটি প্রকারে আসে: টার্বোপ্রপ ইঞ্জিন এবং টার্বোজেট ইঞ্জিন। টার্বোপ্রপ ইঞ্জিন সহ বিমানের জন্য, হাইড্রোজেন জ্বালানী কোষের মাধ্যমে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে পাওয়ার জেনারেটরকে চালনা করে। এই ধরনের ইঞ্জিন প্রধানত 10 থেকে 70 আসন বিশিষ্ট আঞ্চলিক বিমানে এবং ছোট সাধারণ বিমান চলাচলকারী বিমানে ইনস্টল করা হয়। প্রাথমিক হাইড্রোজেন-জ্বালানি গবেষণা এই ধরনের বিমানের সাথে শুরু হয়েছিল। 12 এপ্রিল, একটি জার্মান 4-সিটার "HY-4" হাইড্রোজেন-ইলেকট্রিক প্লেন সফলভাবে স্টুটগার্ট থেকে ফ্রেডরিচশাফেন পর্যন্ত উড়েছিল। এই বছরের শেষের দিকে, আমরা আকাশে 19-সিটের "ডর্নিয়ার" এবং 75-সিটের "Q-400" এবং "ATR72-600" হাইড্রোজেন-ইলেকট্রিক প্লেন দেখতে পাব। এপ্রিল 1988 সালে, সোভিয়েত ইউনিয়ন একটি তরল হাইড্রোজেন টার্বোজেট ইঞ্জিন সহ একটি পরিবর্তিত তু-155 পরীক্ষা করে। সোভিয়েত ইউনিয়নের বিলুপ্তির পর, রাশিয়া এই গবেষণা চালিয়ে যায়নি।

বর্তমানে, বিশ্বব্যাপী মাত্র চারটি কোম্পানি 100 টিরও বেশি আসনের সিভিল এয়ারক্রাফ্ট তৈরি করে এবং বিকাশ করে: বোয়িং, এয়ারবাস, COMAC এবং রাশিয়া। একটি সাম্প্রতিক বিদেশী মিডিয়া রিপোর্ট অনুসারে, শুধুমাত্র বোয়িং এবং এয়ারবাস প্রকৃত তরল হাইড্রোজেন সিভিল এয়ারক্রাফ্ট অ্যাপ্লিকেশন গবেষণা পরিচালনা করছে। বোয়িং এর প্রকল্প, একটি ছোট উপর এক দশক আগে পরিচালিত"ডিমোনা"প্রোপেলার গ্লাইডার, প্রাথমিক ছিল। এয়ারবাস এগিয়ে আছে, তরল হাইড্রোজেন-জ্বালানিযুক্ত টার্বোফ্যান ইঞ্জিনগুলির উচ্চ-উচ্চতার ফ্লাইট পরীক্ষা শুরু করেছে। তারা তিন ধরনের বিমানের প্রাথমিক নকশাও দিয়েছে: প্রপেলার এয়ারক্রাফট, 150-সিটের এয়ারক্রাফ্ট এবং ওয়াইড বডি এয়ারক্রাফট। 150-সিটের বিমানের জন্য আরও তথ্য পাওয়া যায়, যা একক-আইল, 150-সিটের A320 প্রতিস্থাপন করতে সেট করা হয়েছে যা প্রায় 40 বছর ধরে বাজারে রয়েছে। এয়ারবাস একটি চালু করার পরিকল্পনা করছে"নতুন A320"2030 এবং 2035 এর মধ্যে। নতুন বিমানটিতে একটি বৈশিষ্ট্য থাকবে"আলবাট্রস"আল্ট্রা-হাই অ্যাসপেক্ট রেশিও, ফোল্ডিং, ফ্ল্যাপিং উইংটিপস এবং কোন ফেয়ারিং ফ্ল্যাপ সহ অ্যারোডাইনামিক কনফিগারেশন। ব্যবহৃত উপকরণগুলি হবে থার্মোসেট কার্বন ফাইবার রিইনফোর্সড ইপোক্সি রজন কম্পোজিট উইংসের জন্য এবং উচ্চ-পারফরম্যান্স থার্মোপ্লাস্টিক কার্বন ফাইবার কম্পোজিট ফিউজলেজের জন্য। এই নতুন বিমানটি প্রতি মাসে 70-100টি বিমান তৈরির নকশা এবং উত্পাদন লক্ষ্য নিয়ে বিমানের কেরোসিনের পরিবর্তে তরল হাইড্রোজেন ব্যবহার করবে। তরল হাইড্রোজেন-জ্বালানিযুক্ত উড়োজাহাজ তৈরিতে এয়ারবাস বোয়িং-এর থেকে অনেক এগিয়ে রয়েছে (তরল হাইড্রোজেন দিয়ে 737-এর জায়গায় বোয়িং সম্পর্কে কোনও তথ্য পাওয়া যায়নি)।

আমরা কি করতে পারি?

জীবাশ্ম জ্বালানির পরিবর্তে হাইড্রোজেন ব্যবহার করা শুধুমাত্র কার্বন নিঃসরণকে মোকাবেলা করে না বরং তেল সম্পদের অভাব রয়েছে এমন দেশগুলির জন্য কৌশলগত গুরুত্বও রয়েছে। চীন বিশ্বের বৃহত্তম হাইড্রোজেন উৎপাদনকারী, যার বার্ষিক উৎপাদন প্রায় 33 মিলিয়ন টন। বেশ কয়েকটি কোম্পানি তরল হাইড্রোজেন উৎপাদনে জড়িত এবং চীন বিশ্বব্যাপী কার্বন ফাইবারের দ্বিতীয় বৃহত্তম উৎপাদনকারী। এইভাবে, যৌগিক হাইড্রোজেন স্টোরেজ ট্যাঙ্কগুলির বিকাশ এবং উত্পাদনের একটি শক্ত উপাদান ভিত্তি রয়েছে।

এই নিবন্ধে আলোচিত বিভিন্ন মহাকাশ এবং বিমান চলাচলের তরল হাইড্রোজেন স্টোরেজ ট্যাঙ্কগুলি দেখায় যে স্টোরেজ ট্যাঙ্কগুলি বিভিন্ন পণ্যের নির্দিষ্ট চাহিদা এবং কাঠামোগত স্থান মেটাতে ডিজাইন এবং তৈরি করা হয়েছে। বর্তমানে, অনেক শিল্প পণ্য এখনও জীবাশ্ম জ্বালানি বা গ্রিড বিদ্যুৎ ব্যবহার করে। এগুলি হাইড্রোজেন পাওয়ারে স্যুইচিং বিবেচনা করতে পারে। হাইড্রোজেন স্টোরেজ ফিল্ডে অনেক পণ্য তৈরি করা হবে এবং অনেক কাজ আমাদের জন্য অপেক্ষা করছে।

এই নিবন্ধের কিছু তথ্য, ইন্টারনেট থেকে প্রাপ্ত, সঠিকতার জন্য বারবার যাচাই করা হয়েছে। এই ডেটাগুলি হাইড্রোজেন স্টোরেজ ট্যাঙ্কগুলির প্রাথমিক নকশার মাত্রা এবং ক্ষমতা অনুমান করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।