近日，工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、財政部、中國民用航空局聯(lián)合印發(fā)《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要（2023-2035年）》。《綱要》指出，發(fā)展綠色航空制造業(yè)是應(yīng)對氣候變化、實現(xiàn)航空產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。
《綱要》中提到，到2025年，氫能源飛機關(guān)鍵技術(shù)完成可行性驗證，綠色航空基礎(chǔ)設(shè)施不斷夯實，形成一批標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)公共服務(wù)平臺，有效支撐綠色航空生產(chǎn)體系、運營體系建設(shè)；積極布局氫能航空關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，加快儲氫裝置、動力裝置等核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，開展適用于氫能源飛機的新型結(jié)構(gòu)布局技術(shù)研究；開展國產(chǎn)民用飛機的氫動力改裝，推動氫能航空技術(shù)體系的論證試點；開展氫能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)前期論證，研究建立氫能航空標(biāo)準(zhǔn)體系；開展氫能航空適航審定技術(shù)預(yù)先研究，加速氫能航空發(fā)展等。

航空領(lǐng)域是能源消耗和碳排放的重要領(lǐng)域之一，占全球碳排放的2%，占運輸行業(yè)總排放量的12%，正成為運輸行業(yè)最大的單一排放來源。伴隨著航空運輸?shù)陌l(fā)展，面臨著日益嚴(yán)峻的環(huán)境壓力和減排要求。早在20世紀(jì)50年代，美國、前蘇聯(lián)等國就開展了氫燃料飛機的試驗，而隨著技術(shù)發(fā)展和航空減排的要求，商用航空氫動力技術(shù)開始得到關(guān)注。

圖1 航空業(yè)碳排放及減排趨勢

氫能航空發(fā)展
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(guān)技術(shù)研究和示范應(yīng)用，包括空中客車、易捷航空、美國通用氫能、美國環(huán)球氫能公司、GKN航空公司、英國航空航天技術(shù)研究院、Zero Avia、德國H2FLY等。
其中空中客車公司早在2016年就啟動了氫動力相關(guān)試驗研究，2020年9月，展示了應(yīng)用氫燃料電池產(chǎn)生電力的三款名為“ZEROe”的零排放概念飛機。同年12月，空客公司公布了6個推進吊艙為主要特征的全新氫動力飛機構(gòu)型。2022年2月22日，空客與CFM國際公司簽署合作協(xié)議，假話于2035年前推出推出首款氫能客機。另外，另外空中客車已在我國江蘇蘇州建立氫動力飛機研發(fā)中心。
相較于國外， 我國氫能航空領(lǐng)域近年來也取得新進展，且在政策的支持下正加速推進。
我國先后發(fā)布了《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》、《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》、《氫能產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2023版）》等政策，積極探索燃料電池航空器等領(lǐng)域的應(yīng)用，推動大型氫能航空器研發(fā)，不斷提升交通領(lǐng)域氫能應(yīng)用市場規(guī)模。各地方也積極探索氫能及燃料電池在航空領(lǐng)域的示范應(yīng)用，廣州市明確提出，到2030年燃料電池系統(tǒng)在汽車、船舶、航空等領(lǐng)域裝機超過10萬套。
2017年，由中科院大連化物所與遼寧通用航空研究院聯(lián)合研制的我國首架有人駕駛氫燃料電池試驗機在沈陽試飛成功；2019年，中國商飛“靈雀H”氫動力飛機在鄭州成功試飛并于2023年展出新一代氫能技術(shù)驗證機“靈雀M”；2021年，中國航發(fā)動研所與清華大學(xué)航空發(fā)動機研究院啟動氫燃料發(fā)動機聯(lián)合研究中心建設(shè)；2023年2月，遼寧通用航空研究院聯(lián)合中國一汽研制的國內(nèi)首款四座氫內(nèi)燃機飛機驗證機在沈陽某機場完成首飛。

氫能航空技術(shù)

目前，航空領(lǐng)域利用氫能提供動力的技術(shù)路線有三種：一種為使用氫燃料電池通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，驅(qū)動電動機產(chǎn)生推力；另一種為使用氫燃料內(nèi)燃機，類似于傳統(tǒng)汽油內(nèi)燃機，但燃料改為液氫；還有一種與現(xiàn)有渦扇發(fā)動機的推進方式相仿，適用于更大重量的民航客機，原理是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。

圖2 氫渦輪和氫燃料電池在航空上的應(yīng)用

我國氫能源航空面臨的挑戰(zhàn)
氫能源航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)系密切，在技術(shù)與經(jīng)濟方面，以氫能為動力實現(xiàn)航空業(yè)脫碳仍要面對諸多挑戰(zhàn)。
技術(shù)方面，目前氫燃料難以在飛機上大量且安全儲存。目前的氫儲運技術(shù)中只有高壓氣體或低溫液體儲罐技術(shù)可以用于航空業(yè)的氫燃料儲存，但高壓儲氫占據(jù)空間較大，低溫液態(tài)儲氫儲存條件苛刻。
另一方面，氫能源市場環(huán)境和經(jīng)濟性還有待改善，目前氫能作為建筑和交通運輸業(yè)的燃料仍在試驗階段，生產(chǎn)成本較高，未能形成大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。