近日，工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、財(cái)政部、中國(guó)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(duì)氣候變化、實(shí)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(jī)關(guān)鍵技術(shù)完成可行性驗(yàn)證，綠色航空基礎(chǔ)設(shè)施不斷夯實(shí)，形成一批標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)，有效支撐綠色航空生產(chǎn)體系、運(yùn)營(yíng)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(chǔ)氫裝置、動(dòng)力裝置等核心關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，開(kāi)展適用于氫能源飛機(jī)的新型結(jié)構(gòu)布局技術(shù)研究；開(kāi)展國(guó)產(chǎn)民用飛機(jī)的氫動(dòng)力改裝，推動(dòng)氫能航空技術(shù)體系的論證試點(diǎn)；開(kāi)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(kāi)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(yùn)輸行業(yè)總排放量的12%，正成為運(yùn)輸行業(yè)最大的單一排放來(lái)源。伴隨著航空運(yùn)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(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)就開(kāi)展了氫燃料飛機(jī)的試驗(yàn)，而隨著技術(shù)發(fā)展和航空減排的要求，商用航空氫動(dòng)力技術(shù)開(kāi)始得到關(guān)注。

圖1 航空業(yè)碳排放及減排趨勢(shì)

氫能航空發(fā)展
在國(guó)際上，氫能航空動(dòng)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(guó)家和地區(qū)都在積極開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究和示范應(yīng)用，包括空中客車(chē)、易捷航空、美國(guó)通用氫能、美國(guó)環(huán)球氫能公司、GKN航空公司、英國(guó)航空航天技術(shù)研究院、Zero Avia、德國(guó)H2FLY等。
其中空中客車(chē)公司早在2016年就啟動(dòng)了氫動(dòng)力相關(guān)試驗(yàn)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(jī)。同年12月，空客公司公布了6個(gè)推進(jìn)吊艙為主要特征的全新氫動(dòng)力飛機(jī)構(gòu)型。2022年2月22日，空客與CFM國(guó)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(jī)。另外，另外空中客車(chē)已在我國(guó)江蘇蘇州建立氫動(dòng)力飛機(jī)研發(fā)中心。
相較于國(guó)外， 我國(guó)氫能航空領(lǐng)域近年來(lái)也取得新進(jìn)展，且在政策的支持下正加速推進(jìn)。
我國(guó)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(zhǎng)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(dòng)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(chǎng)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(chē)、船舶、航空等領(lǐng)域裝機(jī)超過(guò)10萬(wàn)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(guó)首架有人駕駛氫燃料電池試驗(yàn)機(jī)在沈陽(yáng)試飛成功；2019年，中國(guó)商飛“靈雀H”氫動(dòng)力飛機(jī)在鄭州成功試飛并于2023年展出新一代氫能技術(shù)驗(yàn)證機(jī)“靈雀M”；2021年，中國(guó)航發(fā)動(dòng)研所與清華大學(xué)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院?jiǎn)?dòng)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)一汽研制的國(guó)內(nèi)首款四座氫內(nèi)燃機(jī)飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)在沈陽(yáng)某機(jī)場(chǎng)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(dòng)力的技術(shù)路線有三種：一種為使用氫燃料電池通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力；另一種為使用氫燃料內(nèi)燃機(jī)，類(lèi)似于傳統(tǒng)汽油內(nèi)燃機(jī)，但燃料改為液氫；還有一種與現(xiàn)有渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)方式相仿，適用于更大重量的民航客機(jī)，原理是通過(guò)點(diǎn)燃更大流量的氫氣以驅(qū)動(dòng)渦輪、產(chǎn)生動(dòng)力，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)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(jì)方面，以氫能為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)航空業(yè)脫碳仍要面對(duì)諸多挑戰(zhàn)。
技術(shù)方面，目前氫燃料難以在飛機(jī)上大量且安全儲(chǔ)存。目前的氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)中只有高壓氣體或低溫液體儲(chǔ)罐技術(shù)可以用于航空業(yè)的氫燃料儲(chǔ)存，但高壓儲(chǔ)氫占據(jù)空間較大，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫儲(chǔ)存條件苛刻。
另一方面，氫能源市場(chǎng)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性還有待改善，目前氫能作為建筑和交通運(yùn)輸業(yè)的燃料仍在試驗(yàn)階段，生產(chǎn)成本較高，未能形成大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。