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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)英國的一項研究顯示，近幾十年，飛機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。
航空領域是能源消耗和碳排放的重要領域之一，伴隨著航空運輸?shù)陌l(fā)展，面臨著日益嚴峻的環(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、交通運輸?shù)榷鄠€領域。
利用氫能為飛機提供動力，是實現(xiàn)航空領域低碳化、綠色化的重要途徑之一。
在國際上，氫能航空動力已經(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)都在積極開展相關技術研究和示范應用。
根據(jù)歐盟燃料電池與氫聯(lián)合技術倡議（FCH JU）發(fā)布的《歐洲氫能航空路線圖》，到2050年，歐洲預計將有40%的飛機采用氫動力系統(tǒng)。
目前，在航空領域利用氫能提供動力的技術路線有兩種：
一、使用氫燃料電池通過化學反應產(chǎn)生電能，驅(qū)動電動機產(chǎn)生推力；
二、使用氫燃料內(nèi)燃機，類似于傳統(tǒng)汽油內(nèi)燃機，但燃料改為液氫；
值得一提的是，上述兩種技術路線由于相同工作容積下發(fā)生氧化還原反應的氫氣流量較小，使得這兩種方案功率密度較小而更適用于小型飛機。對于更大重量的民航客機，未來的選擇應與現(xiàn)有渦扇發(fā)動機的推進方式相仿——通過點燃更大流量的氫氣以驅(qū)動渦輪、產(chǎn)生動力，從而使發(fā)動機獲得更大的功率密度。
另外，上述技術路線都需要解決液氫或氣氫儲存、輸送、安全等問題。
現(xiàn)階段，在直接使用氫燃料技術路線方面，歐美已有多個項目在進行試驗和驗證。
2022年9月，法國巴黎-勒布爾日機場成功完成了首次使用液態(tài)氫作為輔助動力單元（APU）燃料的試驗。APU是一種安裝在飛機尾部的小型渦輪發(fā)動機，主要用于在地面或緊急情況下為飛機提供電力、壓縮空氣等。該試驗由法國民航局（DGAC）、法國民航大學（ENAC）和法國航天局（ONERA）聯(lián)合開展，旨在驗證液態(tài)氫APU在真實環(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5，其中一款是采用翼身融合設計的渦扇飛機，可以搭載200名乘客，航程超過2000海里。該飛機將使用氫燃料電池產(chǎn)生電力，驅(qū)動電動機或渦輪發(fā)電機提供推力。空中客車公司計劃在2035年投入使用這款飛機。
2023年1月，德國漢堡-費爾肯斯沃德機場啟動了一個名為“氫機場”的項目3，計劃在2025年實現(xiàn)機場的零碳排放。該項目將建設一個液態(tài)氫生產(chǎn)和儲存設施，為機場的地面車輛、發(fā)電設備和飛機提供氫能。該項目由德國航空航天中心（DLR）和漢堡機場聯(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，并在斯圖加特機場進行了首次試飛。該飛機使用兩個高壓儲氫罐儲存氫氣，通過燃料電池產(chǎn)生電力，驅(qū)動一臺功率為80千瓦的電動機提供推力。該飛機的最大時速可達200公里，最大航程可達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)氫作為燃料的飛機試飛。該飛機是一架改裝的塞斯納337雙發(fā)飛機，可以搭載6名乘客，航程達500英里。該公司計劃在2024年推出19座的液態(tài)氫飛機，并在2030年推出50-100座的液態(tài)氫飛機。
以上只是國際氫能航空領域發(fā)展情況的部分案例，可以看出，氫能在航空領域已經(jīng)引起了全球航空業(yè)的高度關注和重視，各國都在加快推進相關的技術研究和示范應用。
根據(jù)國家發(fā)改委、國家能源局在《關于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機制和政策措施的意見》中對氫能產(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)、氫能基礎設施建設已經(jīng)頗具規(guī)模，氫能在航空動力方面也不斷取得新的進展。
2023年3月，由中國工程院院士楊鳳田倡導的首款四座氫內(nèi)燃機飛機驗證機載沈陽某機場完成首飛，此飛機搭載一汽集團基于“紅旗”汽油機研發(fā)的國內(nèi)首款2.0L零排放增壓直噴氫內(nèi)燃機，是我國自主研制的第一架以氫內(nèi)燃機為動力的通航飛機。
根據(jù)中國科學院《中國碳達峰碳中和路徑與政策建議》報告，到2050年，我國民用航空運輸量將達到2019年的4.5倍，碳排放量將達到2019年的2.5倍。如果采用氫動力飛機替代傳統(tǒng)飛機，可以使碳排放量降低50%以上。
相較于國外氫能航空領域的發(fā)展，我國近年來雖然也取得了新的進展，但仍處于起步階段。
要實現(xiàn)趕超國外并非易事，氫啟未來網(wǎng)認為，在氫能航空領域，首先需要建立健全頂層設計、法規(guī)與政策體系；其次要加大氫能航空動力核心技術研發(fā)支持；最后要重視氫源供應及儲運的發(fā)展，以縮小與國際先進水平的差距，為推動我國航空產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)碳中和目標提供支撐。
