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忘掉全电动飞机;氢技术比你想象的更成功

发布时间:2023/5/25
  氢气和航空旅行之间有着时断时续的关系,但自兴登堡灾难发生以来,技术发生了巨大变化 ,氢气飞机的未来再次一片光明。美国的Universal Hydrogen和英国的ZeroAvia等新公司一直在建立制造合作伙伴关系,吸引主要航空业参与者的投资,并且——至关重要的是——完成了氢动力飞机的成功试飞。
   
  早在1950年代,国防部就使用 Martin B-57 Canberra对氢动力飞机进行了试验,而苏联在1980年代将图波列夫飞机 ( Tu-155)改装为使用氢。但为什么这个概念现在强势复苏?
  氢是最丰富的元素,占整个宇宙中十分之九的原子。它还具有极高的能量密度,比喷气燃料轻得多——实际上比空气轻——这使得它成为火箭发射的有吸引力的燃料。但氢也有其挑战。首先,当它是气体时会占据很大的体积,这通常是它在地球上的形式。要将其变成液体,需要将其温度降至-423°F以下,然后将其储存在隔热罐中,这既昂贵又耗能。此外,还没有生产、储存和运输氢燃料的基础设施。但收益可能开始超过成本。
  谁在推动氢飞机的发展?航空公司是最大的支持者之一。众所周知,该行业竞争激烈,其中最大的成本是燃料。喷气燃料的价格受价格波动的影响,这转化为数百万美元的不确定性和风险。除了燃料成本之外,航空公司还关注效率。如果氢在物理上比现有的燃料选择更轻,它可以大规模节省大量成本。
  推动航空公司变革的另一个原因是该行业在排放方面收到的负面报道。飞机占全球二氧化碳排放总量的2%以上,预计这些排放量在未来几十年还会增加。另一方面,作为飞机燃料的氢可以有两种形式:氢燃烧和氢燃料电池。与燃烧煤油相比,前者释放的氮氧化物(一种主要的颗粒物空气污染物)减少了90%,而后者的唯一副产品是水。
  但是电动飞机呢?电动汽车远远超过氢燃料汽车没有理由吗?是的,答案是基础设施。改造超过100,000个美国加油站是一项巨大的挑战,但仅关注流量最大的机场可以迅速产生巨大的影响。此外,与汽车相比,设备重量对飞机来说是一个更大的因素,而且电池技术还没有准备好飞上天空;但氢是。
  氢飞机如何工作?
  氢燃料电池在航空业得到了大部分(但不是全部)的关注。在飞机上,这些系统结合了两种物质:氢气(H2)和氧气 (O2)。该反应产生能量,然后可用于为电动机提供动力。唯一的副产品是水和热。自今年3月以来,此类系统的试飞一直在进行,到目前为止,它们似乎达到了预期。
  一家名为Universal Hydrogen的公司就其本身而言,发明了一种独立的氢燃料存储解决方案,允许对现有飞机进行氢燃料改装。他们的模块化油箱可以装载并固定在客机的货运区,然后连接到燃料电池。当飞机降落时,油箱可以快速断开并更换新的。用过的储罐返回Universal Hydrogen进行重新填充和再利用。
  虽然这项技术被用于小型私人飞机和支线飞机,但毫无疑问,大型客机是最终目标。空中客车公司目前正在研发其A380的氢动力版本 ,这是世界上最大的客机。ZeroAvia计划在十年内为200座客机提供氢动力。虽然任何人都在猜测什么时候,至少对于氢飞机来说,未来看起来很清楚。