自20世紀中葉開始，隨著氫燃料在航天領域中的應用逐漸深入，我國對大型氫能航空器的研發(fā)便從未停止，探索氫能在航空領域的應用與結(jié)合方興未艾。近日，在中國航天科技集團有限公司六院101所，長征五號遙六運載火箭大推力氫氧發(fā)動機校準試驗圓滿成功。我國在航天氫能技術(shù)上再下一城。國家出臺的《氫能產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》中明確表示：“積極探索燃料電池在船舶、航空器等領域的應用，推動大型氫能航空器研發(fā)，不斷提升交通領域氫能應用市場規(guī)模?！薄敖Y(jié)合重點區(qū)域生態(tài)環(huán)保需求和電力基礎設施條件，探索氫燃料電池在船舶、航空器等領域的示范應用?！?/section>今年上半年，北京市大興區(qū)發(fā)布促進氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的《氫十條》2.0版和支持商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)發(fā)展的《航天十條》。北京大興區(qū)一直以“國際氫能示范區(qū)”為建設標準，全球加氫量最大的加氫站即坐落于此。此外，京津冀首個氫能交流中心、國際氫能孵化器、測試中心以及園區(qū)各項商業(yè)配套正在全面啟用；北京商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)基地在大興區(qū)規(guī)劃2平方公里，重點發(fā)展商業(yè)火箭研發(fā)、關(guān)鍵零部件制造、系統(tǒng)集成，以及衛(wèi)星運營服務等產(chǎn)業(yè)。為了促進氫燃料電池在航空領域的快速應用，大興區(qū)正在設立總規(guī)模20億元的專項基金。航空業(yè)的快速發(fā)展已經(jīng)使其成為交通領域脫碳的重點對象，氫能被認為助力航天領域脫碳的關(guān)鍵。雖然近幾年受疫情影響，民用航空領域經(jīng)濟收益有所下滑，但降碳減排仍然刻不容緩。
根據(jù)國際民航組織（ICAO）的預測，基于現(xiàn)有傳統(tǒng)航空技術(shù)的進步，航空業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及2050年碳排放量減少至2005年50％的目標將無法實現(xiàn)（如圖1所示）。因此，發(fā)展可持續(xù)航空技術(shù)，開發(fā)包括太陽能、生物燃料和氫燃料等石化燃料以外的替代能源，將成為航空業(yè)實現(xiàn)碳減排目標的重要任務之一。近年來，歐美等一眾國家紛紛開始氫能在各個領域的脫碳。在交通領域，包括氫燃料電池商用車、氫燃料電池叉車、氫燃料電池船舶以及氫燃料電池動力飛機等等。我國航天氫能、氫航科技、北京航天試驗技術(shù)研究所等企業(yè)也在加大研發(fā)投入力度，進一步推動氫能在航天領域中的應用。2021年，世界第三大航空基地——德國漢堡啟動了一個全新的開發(fā)平臺，旨在推動氫能在航空領域中的示范項目。在漢薩城漢堡市的資助下，漢莎技術(shù)公司與德國航空航天中心（DLR）、ZAL航空應用技術(shù)研究中心連同漢堡機場一起，在兩年內(nèi)將利用氫能技術(shù)來設計并測試大規(guī)模的維護和地面流程。為此，一架空客A320系列的飛機將被改裝成漢莎技術(shù)公司漢堡基地的固定實驗室。據(jù)了解，國際上正在逐步利用液氫替代商用航天飛機的主要燃料。國內(nèi)也已經(jīng)開始使用液氫，但目前還未在民用領域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模推廣。去年，神州十三號載人飛船成功發(fā)射，成都中材科技制造的“氫氣瓶”隨之登上天宮；101所完成重型運載火箭220噸級補燃循環(huán)氫氧發(fā)動機首次半系統(tǒng)試驗。我國航空業(yè)應用氫燃料電池技術(shù)已有多年，當前已掌握的儲存技術(shù)中，高壓氣體或低溫液體儲罐技術(shù)可以用于氫能飛機機載氫燃料的存貯。相比之下，夜勤存儲具有較高的質(zhì)量能量的儲存密度，成為航空領域中最有前景的技術(shù)途徑之一。
到2040年，氫能飛機的短程飛行成本仍較傳統(tǒng)航空石化燃料飛機要高約25%，其中9%來自燃料成本，其余13%來自飛機維護成本，3%來自液氫加注時間延長導致飛機使用效率下降帶來的成本。預計到2050年，“綠色”氫使用成本將基本上與傳統(tǒng)石化燃料持平，這將為氫能航空業(yè)降低成本和增強可持續(xù)發(fā)展能力奠定基礎。
2022-07-28
氫能觀察張贏237760
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