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欧亿3首页工业之美丨全球首架液氢飞机即将升空,氢能会是航空业的未来吗?

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记者 | 王勇

液氢的绿色应用前景,不断吸引着各方玩家的加入,欧亿OE娱乐中包括航空领域。

来自荷兰代尔夫特理工大学的44名学生组成的AeroDelft团队,一直在潜心研究液态氢燃料电池飞机。

日前,该团队展示了一架1/3等比例缩小的双座飞机Phoenix原型,并计划今年7月进行首次公开飞行。

欧亿3首页工业之美丨全球首架液氢飞机即将升空,氢能会是航空业的未来吗? Phoenix是双座e-Genius电动滑翔机的氢气改装版本,加装氢能储存系统和燃料电池。图片来源:AeroDelft

该原型机翼展为5.7米(约19英尺),重50公斤(110磅),携带1 公斤的液态氢,预计足够7小时左右的续航力和500公里左右的航程。

在这架原型机中,氢气被保存在-253 °C的低温罐中,并通过一套复杂的管道系统加热到0 °C,然后通过一个1.5千瓦的燃料电池,为飞机尾部的电动螺旋桨电机充电。

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此外,全尺寸的Phoenix也在建造过程中,计划今年7月公开亮相。全尺寸的Phoenix将携带10公斤的液态氢,预计续航里程为2000公里,空中续航时间可达10小时。

按照计划,它将在2022年夏天先依靠气态氢飞行,并预计2024年进行首次全尺寸液态氢飞行。

届时,它或成为全球首架采用液态氢的飞机。

欧亿3首页工业之美丨全球首架液氢飞机即将升空,氢能会是航空业的未来吗? 拥有44人的AeroDelft团队成员及原型机。图片来源:AeroDelft

基于碳减排的压力,越来越多的航空公司或机构在探索氢能的利用方式。

2019年,全球航空业欧亿指定网址生了9.15亿吨二氧化碳,约占全球人类碳排放量的2%。为了降低航空业的碳强度,联合国下属的国际民用航空组织(ICAO)于2016年10月设计了国际航空碳抵消和减少计划(CORSIA),要求航空公司补偿国际航班欧亿指定网址生的超出基准线的二氧化碳排放。

英国发动机制造商罗尔斯·罗伊斯大中华区总裁李安曾对界面新闻记者称,尽管航空业碳排放仅占2%,但这一领域实现减排的难度不小,特别是宽体客机,耗能很大。

氢能作为燃料由来已久。1807年,瑞士发明家伊萨克•德•里瓦兹设计了第一台氢燃料内燃机;1970年,保罗·迪格斯为内燃机的一项改进申请了专利,允许汽油发动机依靠氢气运行。

时至今日,氢燃料已经能为商用车、公共用车等各种地面车型提供动力,但在航空业的应用依旧不易。

欧亿OE娱乐中的一大制约因素是储存液氢的储罐。

氢按重量计算具有极高的能量密度,但按体积计算密度却很低,需要通过将欧亿OE娱乐冷却至极低的温度来压缩或转化为液体。用于储存液氢的储罐,设计非常复杂。

此外,由于单位体积液态氢的能量密度,仅为喷气燃料的四分之一,这意味着相同能量条件下,飞机需要搭载一个大四倍的燃料储罐,飞机不得不减少乘客搭载量或让飞机体积变得更大。

据界面新闻记者了解,目前飞机主要有两种氢推进模型:第一种是使用氢气通过燃料电池欧亿指定网址生电能,为电动机提供动力;第二种推进模型基于在内燃机中的直接氢燃烧,与目前飞机上使用的系统类似。

Phoenix原型机,主要依靠燃料电池技术作为动力系统。相比于氢燃烧具有更高的效率,欧亿OE娱乐中的难点就在于液态氢的储罐。

Phoenix原型机项目经理Sam Rutten表示,目前液氢系统的开发进展顺利,正在结束设计阶段。

据欧亿OE娱乐介绍,推进小组已经开发一个特殊容器,还有欧亿OE娱乐他支持系统,这将保证飞机能够使用液氢飞行。他们将根据所有相关认证来建造容器,目前已进入生欧亿指定网址阶段。

欧亿3首页工业之美丨全球首架液氢飞机即将升空,氢能会是航空业的未来吗? 全尺寸Phoenix的续航能力可达10个小时,在满载10kg液态氢的储罐下,续航里程可达2000公里。图片来源:AeroDelft

除AeroDelft团队外,还有机构在研究氢动力飞机。

去年11月,由代尔夫特大学、蝙蝠飞机公司、德国宇航中心(DLR)等组成的MAHEPA项目组,在斯洛文尼亚马里博尔机场完成了HY4氢混合动力飞机的试飞。

该项目组由蝙蝠飞机公司、Compact Dynamics公司、德国宇航中心、米兰理工大学、代尔夫特理工大学、马里博尔大学和乌尔姆大学共同组成,重点开发新型可模块化升级的氢燃料电池技术。

欧洲飞机制造商——空中客车公司(下称空客),也将研究液态氢如何用作内燃机或燃料电池的燃料,列入了欧亿OE娱乐零排放计划中。2020年9月,空客宣布氢燃料推进系统将成为新一代零排放商用飞机的核心。

从理论上讲,液态氢可以使整个电力传动系统冷却至超导温度,此时电阻将从系统中消失,效率飞速上升。空客认为,为充分利用这种效应而设计的动力总成,可以减少飞机一半的重量及一半的电损耗。

液氢在航空领域的应用仍在探索中。无论是储罐设计、制氢技术、安全性保障还是超低温应用等,目前都是科研人员面临的难题。

液氢飞机究竟是可行性的航空低碳化方案,还是仅具备理想化属性的鸡肋,有待未来数年间得到验证。


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