9月10日消息，在斯洛文尼亞的馬里博爾一個不起眼的小機場，德國氫動力創業公司H2FLY成功完成世界上第一次使用液態氫作為燃料的載人飛行。這次飛行標志著歐盟資助的HEAVEN項目的圓滿完成，該項目旨在展示在飛機中使用液態、低溫氫的可行性。

據報道，幾天前，HY4和其兩名飛行員在空中飛行了3小時1分鐘，消耗了10公斤的氫。該飛機的最大儲存容量為24公斤，可以持續飛行8小時。

其中一名飛行員JohannesGarbino-Anton在飛行后稱：“感覺真是太棒了，這是完美的團隊合作成果，這項技術“運行完美”，和普通飛機最大的不同是沒有振動和噪音。當然，還有沒有二氧化碳排放。”

資料顯示，H2FLY的動力系統由儲氫裝置、120kW燃料電池能量轉換器和電動機組成，這是H2FLY第八次飛行測試活動。自2016年以來，以氫電混合動力的HY4一直在飛行，但今年夏天取得了突破，使用液態氫而不是氣態氫作為燃料，液態氫比氣態氫具有更高的能量密度，可以顯著降低油箱重量和體積。在航空運輸領域，特別是在改裝飛機時，這等于不必去掉太多乘客座位或減少貨物空間，即有效載荷。但更重要的是，其解鎖了更大的航程。對于HY4試驗機來說，使用氣態氫可以飛750公里，而使用液態氫可以飛1500公里，也就是兩倍的距離。不過，液態氫需要低溫（約-253°C），這增加了運輸和加注的復雜性。

HY4由玻璃纖維和碳纖維制成，不會投入商業生產。H2FLY的下一步是將燃料電池系統擴展到兆瓦容量，H2F-175系統將不僅實現更長的航程，還能達到27000英尺（約8229米）的高度。通過與Deutsche Aircraft合作，他們打算用H2FLY的氫電燃料電池改裝一架30座的Dornier328示范機，并計劃在2025年開始試飛。

H2FLY于2015年由斯圖加特德國航空航天中心和烏爾姆大學的五名工程師創立。該公司致力于整個動力系統的開發，但在必要時也會開發各個組件。2021年，H2FLY被加州公司Joby Aviation收購，后者正在開發一種電動垂直起降飛行器(eVTOL)，以提供空中出租車服務。

2023是氫能源飛機起飛元年？

法國《回聲報》一篇題為《2023，氫動力飛機元年》的文章認為，全球低碳航空已處于起步階段。

氫動力飛機是航空業實現2050年凈零排放目標所探索的低碳技術路線之一。有海外媒體認為，2023年是氫動力飛機元年。隨著制氫產業日趨成熟，氫能源飛機也有望實現快步發展。

今年以來，全球范圍內氫能航空領域的探索活動愈加活躍。

3月，美國通用氫能源公司(Universal Hydrogen)的氫燃料電池驗證機成功在美國華盛頓州莫斯湖完成首飛。這次試飛持續了15分鐘，飛行高度達到3500英尺。據悉，這次的測試平臺基于Dash8-300改裝而來，這也是目前世界上最大的氫燃料電池飛機。美國一架40座的氫動力飛機完成試飛，時長約15分鐘；

3月底，我國首款四座氫內燃機飛機驗證機搭載一汽集團基于“紅旗”汽油機研發的國內首款2.0L零排放增壓直噴氫內燃機，是我國自主研制的第一架由氫內燃機提供動力的通航飛機。

4月，歐洲飛機制造商空中客車在蘇州舉行開業活動，正式宣布啟用其在中國的研發中心。空中客車公司表示，將在其位于江蘇省蘇州市蘇州工業園區剛剛成立的的新研究中心專注于其未來氫動力飛機的研發。

8月，美國宇航局(NASA)與伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(UIUC)簽署協議，繼續推進零排放概念客機的開發工作，其概念機使用液氫作為燃料和冷卻劑，以實現超導性能，提高效率并減輕重量。

9月，中國商飛公司展示出“靈雀M”航模，它的機翼載客、機身填裝燃料。該公司夢幻工作室主任崔赫夫介紹，“靈雀M”是國內新一代氫能源技術驗證機，其機身部就是按照加載液態氫原料設計。“靈雀M”原型機擬在10月進行試飛，不過其像C919一樣實現商用化，仍需要較長時間。

由于氫內燃機對氫氣純度沒有特殊要求，并且可以使用內燃機行業已有的技術和生產線，因此與氫燃料電池相比更具價格優勢。飛機使用氫作為動力來源，具有熱值高、無污染、資源來源廣泛等優點，在降低碳排放的同時保持較高的工作效率，有助于在航空業盡早實現雙碳目標。

當前，全球航空業產生的二氧化碳排放量約占全球碳排放總量的2.5%。據相關預測，未來20年全球旅客年增長率約為3.7%，到本世紀中葉航空業體量將至少翻一番。為了實現2050年凈零排放這一行業目標，航空業多條低碳技術路線正同時推進，氫動力飛機便是其中之一。

航空業碳排放主要來自化石能源燃燒，氫能被認為是化石能源的最佳替代。氫燃料不僅綠色低碳，還比現在最主要的航空燃料——航空煤油具有更高的單位重量能量密度。在提供相同能量的條件下，氫燃料重量僅相當于航空煤油的24%。對于“為減少每一克重量而奮斗”的飛機而言，這部分減重的重要性不言而喻。

儲存氫絕非易事

不過，氫本身雖輕，但儲存氫絕非易事。

首先是存儲體積大。常溫標準大氣壓下，氫分子以密度很小的氣態形式存在，同等能量下體積約是航空煤油的2750倍。為節省空間，通常采用272倍大氣壓對氫氣進行增壓儲存，還可以選擇在大氣壓下降溫至零下253.87攝氏度使氫分子轉化為液態。從系統復雜度而言，壓縮氫氣方案實施起來相對簡單，但需要付出更高的空間和重量代價。低溫儲存的液氫相對密度更大，對于未來的商用航班，液氫的方案更加現實可行。

其次是安全儲存難。無論采取哪種儲氫方式，對密封性的要求都比傳統燃油系統更復雜。這是由于氫分子遠小于航空煤油，更容易從管路縫隙中逃逸；對于液氫儲存，還必須考慮恒溫條件的實現問題，否則升溫氣化后體積膨脹的氫有可能導致燃料箱內壓強驟增而直接爆炸。航天領域的液氫儲存系統相對比較簡單，氫氧發動機火箭都是在起飛前才加注低溫液氫，且邊加注邊向大氣中排放氫氣，以避免液氫升溫氣化造成的燃料箱壓力超過結構強度極限——火箭起飛前噴出的白霧便是由此產生。相對于數分鐘的火箭發射而言，飛機飛行時間長達數小時，必須尋求更為可靠的儲存方式。

氫能源飛機有望實現快步發展

現在，新型復合材料的發展為儲氫環節提供了支持。相對于傳統金屬材料來說，相同強度的復合材料結構所需付出的重量代價更小。就液氫儲存罐而言，新型復合材料可以極大地減少其重量并增加有效容積。例如，一些國家研制的碳纖維復合材料燃料罐，同等容積下比現有最先進的航天低溫罐減少了75%的重量。

當前主流的動力技術路線通常有3種。其一是氫燃料電池，通過化學反應產生電能，驅動電動機產生推力。其二是氫燃料內燃機，類似于傳統汽油內燃機，但燃料改為了液氫。由于相同工作容積下發生氧化還原反應的氫氣流量較小，使得這兩種方案功率密度較小而更適用于小型飛機。對于更大重量的民航客機，未來的選擇應與現有渦扇發動機的推進方式相仿——通過點燃更大流量的氫氣以驅動渦輪、產生動力，從而使發動機獲得更大的功率密度。

隨著制氫產業日趨成熟，氫能源飛機也有望實現快步發展。可以預見，類似乘用車從燃油向電動的技術更新，民用航空器的低碳轉型也將推動行業升級換代，促進民航業基礎設施改進創新，并對拉動上下游產業發展等產生重大影響。