寫稿
投稿
近日，一則《空姐和乘客一起被拋上天花板》的信息沖上了熱搜，全球氣候變暖問題再度引發(fā)熱議。
根據(jù)英國的一項(xiàng)研究顯示，近幾十年，飛機(jī)在飛行途中遭遇晴空顛簸的幾率越來越大，這與氣候變化下的全球變暖密不可分。
航空領(lǐng)域是能源消耗和碳排放的重要領(lǐng)域之一，伴隨著航空運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，面臨著日益嚴(yán)峻的環(huán)境壓力和減排要求。
氫能作為高效率、低污染的清潔能源，可以通過電解水、天然氣轉(zhuǎn)化、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等多種途徑制取，用于發(fā)電、供熱、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域。
利用氫能為飛機(jī)提供動(dòng)力，是實(shí)現(xiàn)航空領(lǐng)域低碳化、綠色化的重要途徑之一。
在國際上，氫能航空動(dòng)力已經(jīng)成為航空業(yè)減碳發(fā)展的重要方向之一，許多國家和地區(qū)都在積極開展相關(guān)技術(shù)研究和示范應(yīng)用。
根據(jù)歐盟燃料電池與氫聯(lián)合技術(shù)倡議（FCH JU）發(fā)布的《歐洲氫能航空路線圖》，到2050年，歐洲預(yù)計(jì)將有40%的飛機(jī)采用氫動(dòng)力系統(tǒng)。
目前，在航空領(lǐng)域利用氫能提供動(dòng)力的技術(shù)路線有兩種：
一、使用氫燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力；
二、使用氫燃料內(nèi)燃機(jī)，類似于傳統(tǒng)汽油內(nèi)燃機(jī)，但燃料改為液氫；
值得一提的是，上述兩種技術(shù)路線由于相同工作容積下發(fā)生氧化還原反應(yīng)的氫氣流量較小，使得這兩種方案功率密度較小而更適用于小型飛機(jī)。對(duì)于更大重量的民航客機(jī)，未來的選擇應(yīng)與現(xiàn)有渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)方式相仿——通過點(diǎn)燃更大流量的氫氣以驅(qū)動(dòng)渦輪、產(chǎn)生動(dòng)力，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更大的功率密度。
另外，上述技術(shù)路線都需要解決液氫或氣氫儲(chǔ)存、輸送、安全等問題。
現(xiàn)階段，在直接使用氫燃料技術(shù)路線方面，歐美已有多個(gè)項(xiàng)目在進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證。
2022年9月，法國巴黎-勒布爾日機(jī)場(chǎng)成功完成了首次使用液態(tài)氫作為輔助動(dòng)力單元（APU）燃料的試驗(yàn)。APU是一種安裝在飛機(jī)尾部的小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，主要用于在地面或緊急情況下為飛機(jī)提供電力、壓縮空氣等。該試驗(yàn)由法國民航局（DGAC）、法國民航大學(xué)（ENAC）和法國航天局（ONERA）聯(lián)合開展，旨在驗(yàn)證液態(tài)氫APU在真實(shí)環(huán)境中的可行性和安全性。
2022年12月，法國空中客車公司展示了三款名為“ZEROe”的零排放概念飛機(jī)5，其中一款是采用翼身融合設(shè)計(jì)的渦扇飛機(jī)，可以搭載200名乘客，航程超過2000海里。該飛機(jī)將使用氫燃料電池產(chǎn)生電力，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或渦輪發(fā)電機(jī)提供推力?？罩锌蛙嚬居?jì)劃在2035年投入使用這款飛機(jī)。
2023年1月，德國漢堡-費(fèi)爾肯斯沃德機(jī)場(chǎng)啟動(dòng)了一個(gè)名為“氫機(jī)場(chǎng)”的項(xiàng)目3，計(jì)劃在2025年實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)的零碳排放。該項(xiàng)目將建設(shè)一個(gè)液態(tài)氫生產(chǎn)和儲(chǔ)存設(shè)施，為機(jī)場(chǎng)的地面車輛、發(fā)電設(shè)備和飛機(jī)提供氫能。該項(xiàng)目由德國航空航天中心（DLR）和漢堡機(jī)場(chǎng)聯(lián)合發(fā)起，得到了歐盟和德國政府的資助。
2023年2月，德國海德堡大學(xué)和德國航空航天中心（DLR）聯(lián)合開發(fā)了一款名為“HY4”的四座氫燃料電池飛機(jī)，并在斯圖加特機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了首次試飛。該飛機(jī)使用兩個(gè)高壓儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)存氫氣，通過燃料電池產(chǎn)生電力，驅(qū)動(dòng)一臺(tái)功率為80千瓦的電動(dòng)機(jī)提供推力。該飛機(jī)的最大時(shí)速可達(dá)200公里，最大航程可達(dá)1500公里。
2023年3月，英國零碳航空公司（ZeroAvia）宣布完成了首次使用液態(tài)氫作為燃料的飛機(jī)試飛。該飛機(jī)是一架改裝的塞斯納337雙發(fā)飛機(jī)，可以搭載6名乘客，航程達(dá)500英里。該公司計(jì)劃在2024年推出19座的液態(tài)氫飛機(jī)，并在2030年推出50-100座的液態(tài)氫飛機(jī)。
以上只是國際氫能航空領(lǐng)域發(fā)展情況的部分案例，可以看出，氫能在航空領(lǐng)域已經(jīng)引起了全球航空業(yè)的高度關(guān)注和重視，各國都在加快推進(jìn)相關(guān)的技術(shù)研究和示范應(yīng)用。
根據(jù)國家發(fā)改委、國家能源局在《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》中對(duì)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出明確規(guī)劃。
我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在制氫、氫能交通工具開發(fā)、氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)頗具規(guī)模，氫能在航空動(dòng)力方面也不斷取得新的進(jìn)展。
2023年3月，由中國工程院院士楊鳳田倡導(dǎo)的首款四座氫內(nèi)燃機(jī)飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)載沈陽某機(jī)場(chǎng)完成首飛，此飛機(jī)搭載一汽集團(tuán)基于“紅旗”汽油機(jī)研發(fā)的國內(nèi)首款2.0L零排放增壓直噴氫內(nèi)燃機(jī)，是我國自主研制的第一架以氫內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的通航飛機(jī)。
根據(jù)中國科學(xué)院《中國碳達(dá)峰碳中和路徑與政策建議》報(bào)告，到2050年，我國民用航空運(yùn)輸量將達(dá)到2019年的4.5倍，碳排放量將達(dá)到2019年的2.5倍。如果采用氫動(dòng)力飛機(jī)替代傳統(tǒng)飛機(jī)，可以使碳排放量降低50%以上。
相較于國外氫能航空領(lǐng)域的發(fā)展，我國近年來雖然也取得了新的進(jìn)展，但仍處于起步階段。
要實(shí)現(xiàn)趕超國外并非易事，氫啟未來網(wǎng)認(rèn)為，在氫能航空領(lǐng)域，首先需要建立健全頂層設(shè)計(jì)、法規(guī)與政策體系；其次要加大氫能航空動(dòng)力核心技術(shù)研發(fā)支持；最后要重視氫源供應(yīng)及儲(chǔ)運(yùn)的發(fā)展，以縮小與國際先進(jìn)水平的差距，為推動(dòng)我國航空產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供支撐。
