Återcirkulerande blåsmaskin från Busch Vacuum Solutions håller fast det första vätgasflygplanet i Schweiz

Enligt siffror från German Aerospace Center lyfte fler än 36 miljoner flyg under 2024, vilket gör att flygtrafiken står för cirka 2,1 % av de globala CO ₂-utsläppen. Detta motsvarar ungefär de totala årliga emissionsnivåerna i ett land som Tyskland. För att minska luftfartens klimatpåverkan och göra flygresor betydligt grönare i framtiden krävs nya teknologier. Vakuumlösningar från Busch används för forskning kring detta.

I en rapport från TAB (Office of Technology Assessment) vid den tyska förbundsdagen identifieras hållbara bränslen som det viktigaste området för innovation på kort sikt, eftersom bränsleförbrukningen är den främsta orsaken till flygets klimatpåverkan.

Särskilt vätgas har stor potential som rent flygbränsle. TAB-rapporten noterar dock att det är tekniskt utmanande att lagra vätgas på flygplan, eftersom det kräver stora, isolerade tankar vid minus 253 grader Celsius som är tunga i vikt. Att övervinna dessa hinder kommer att kräva fortsatt forskning och tekniska framsteg inom dagens flygplan och infrastruktur.

Baserat på denna innovationsanda har en grupp schweiziska studenter, organiserade under föreningen Cellsius, utvecklat ett litet flygplan som drivs enbart med vätgas. Cellsius är en ideell organisation som grundades 2022 och som arbetar med forskning om hållbar luftfart. Studenter vid ETH Zürich kan använda det sista året av sitt kandidatprogram för att tillämpa de tekniska kunskaper som förvärvats i teorin på det praktiska exemplet med flygplan i verkligheten.

Under denna period utvecklade de H2-Sling, ett flygplan som drivs av vätgas i gasform. Den effektiva återvinningen av vätgas möjliggörs av en MINK MH blåsmaskin med återcirkulation, som donerats av Busch Vacuum Solutions till ETH Zürich för att stödja forskningsprojektet och främja tekniska framsteg.

Schweiz första vätgasflygplan

Själva flygplanet drivs av ett bränslecellssystem med 100 kilowatts effekt. I en bränslecell frigörs elektricitet och värme genom en elektrokemisk reaktion mellan väte och syre. Cellen består av två elektroder som separeras av ett elektrolytmembran: en anod och en katod. Membranet ansvarar för jontransporten.

Väte tränger in på anodsidan. Vätgasmolekylerna splittras till protoner och elektroner. Väteprotonerna diffunderar genom membranet till katoden, där de reagerar med syret från den omgivande luften och bildar vatten, varvid energi frigörs. Denna energi används av elmotorn för att driva flygplanets propeller.

Eftersom vatten är den enda biprodukten från reaktionen släpps inga klimatskadliga växthusgaser ut i atmosfären under flygningen. Själva vätet lagras i två tankar under flygplanets vingar, som var och en innehåller 2,6 kilo. Eftersom vätgas har en hög densitet av energi kan flygplanet flyga 200 kilometer, vilket motsvarar cirka två timmars flygtid. Utrullningen och den första offentliga presentationen av flygplanet ägde rum i oktober 2025. Flygplanet väntar nu på certifiering från det schweiziska civila luftfartsverket så att den första testflygningen kan äga rum våren 2026. Det ultimata målet: en flygtur över Alperna.

MINK MH från Busch säkerställer effektiv återcirkulation

För att bränslecellen ska fungera tillförlitligt måste väte- och lufttillförseln kontrolleras noggrant för att upprätthålla den kemiska reaktionen. MINK MH blåsmaskin med återcirkulation från Busch säkerställer att obehandlad vätgas inte går till spillo utan återanvänds effektivt.

Så här fungerar det: Vätet kommer från högtryckstankarna under vingarna. För att säkerställa en stabil kemisk reaktion i bränslecellen tillförs mer vätgas än vad som faktiskt behövs. Detta förhindrar lokal ”svält”, en effekt som uppstår när det inte finns tillräckligt med reagens i cellen, vilket i slutändan leder till att reaktionscykeln stoppas.

På grund av överskottstillförseln finns det fortfarande kvar väte efter att reaktionen är slutförd. Att inte använda denna rest skulle innebära att ännu större tankar skulle behövas för att transportera den vätgas som krävs för att upprätthålla reaktionen, vilket skulle öka flygplanets vikt och minska dess prestanda. För att maximera flygtiden och räckvidden måste därför den oanvända vätgasen återcirkuleras.

Återcirkulerande blåsmaskin speciellt utvecklad för bränsleceller

För att uppnå detta måste reaktanten ledas tillbaka från bränslecellens anodutlopp till dess inlopp. Det är här MINK MH från Busch kommer in i bilden: Två kloformade rotorer rör sig i motsatta riktningar inuti kompressorns hus. På grund av dessa klorotorers rotation sugs vätgas in, komprimeras och leds sedan tillbaka till bränslecellens anod, där den blandas med färsk vätgas från tanken. På så sätt kan reaktionscirkeln fortsätta utan avbrott. Genom att återanvända oreagerat väte minimeras bränsleförbrukningen och resurserna sparas.

MINK MH är en TÜV-certifierad blåsmaskin speciellt utvecklad för användning i bränsleceller. "Busch är en av få leverantörer som erbjuder lösningar för vätgasbränsleceller. Vi har redan haft mycket goda erfarenheter av den mindre versionen av MINK MH, som vi installerade i en testkrets", säger Andres Neff, teknisk ledare för H2-Sling-projektet. "Allt fungerade perfekt i testsystemet och blåsmaskinen är mycket användarvänlig. Vi var därför mycket glada över att kunna använda den större versionen av blåsmaskinen i vårt projekt."