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便從未停止，探索氫能在航空領域的應用與結合方興未艾。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動機校準試驗圓滿成功。我國在航天氫能技術上再下一城。國家出臺的《氫能產業中長期發展規劃（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，不斷提升交通領域氫能應用市場規模。”“結合重點區域生態環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。”今年上半年，北京市大興區發布促進氫能產業發展的《氫十條》2.0版和支持商業航天產業發展的《航天十條》。北京大興區一直以“國際氫能示范區”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、測試中心以及園區各項商業配套正在全面啟用；北京商業航天產業基地在大興區規劃2平方公里，重點發展商業火箭研發、關鍵零部件制造、系統集成，以及衛星運營服務等產業。為了促進氫燃料電池在航空領域的快速應用，大興區正在設立總規模20億元的專項基金。航空業的快速發展已經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鍵。雖然近幾年受疫情影響，民用航空領域經濟收益有所下滑，但降碳減排仍然刻不容緩。
根據國際民航組織（ICAO）的預測，基于現有傳統航空技術的進步，航空業可持續發展以及2050年碳排放量減少至2005年50％的目標將無法實現（如圖1所示）。因此，發展可持續航空技術，開發包括太陽能、生物燃料和氫燃料等石化燃料以外的替代能源，將成為航空業實現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、北京航天試驗技術研究所等企業也在加大研發投入力度，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，漢莎技術公司與德國航空航天中心（DLR）、ZAL航空應用技術研究中心連同漢堡機場一起，在兩年內將利用氫能技術來設計并測試大規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公司漢堡基地的固定實驗室。據了解，國際上正在逐步利用液氫替代商用航天飛機的主要燃料。國內也已經開始使用液氫，但目前還未在民用領域實現大規模推廣。去年，神州十三號載人飛船成功發射，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噸級補燃循環氫氧發動機首次半系統試驗。我國航空業應用氫燃料電池技術已有多年，當前已掌握的儲存技術中，高壓氣體或低溫液體儲罐技術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量能量的儲存密度，成為航空領域中最有前景的技術途徑之一。
到2040年，氫能飛機的短程飛行成本仍較傳統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石化燃料持平，這將為氫能航空業降低成本和增強可持續發展能力奠定基礎。
2022-07-28
氫能觀察張贏237590
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