自20世紀(jì)中葉開始，隨著氫燃料在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用逐漸深入，我國對(duì)大型氫能航空器的研發(fā)便從未停止，探索氫能在航空領(lǐng)域的應(yīng)用與結(jié)合方興未艾。近日，在中國航天科技集團(tuán)有限公司六院101所，長征五號(hào)遙六運(yùn)載火箭大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)校準(zhǔn)試驗(yàn)圓滿成功。我國在航天氫能技術(shù)上再下一城。國家出臺(tái)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(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)用市場規(guī)模?！薄敖Y(jié)合重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)環(huán)保需求和電力基礎(chǔ)設(shè)施條件，探索氫燃料電池在船舶、航空器等領(lǐng)域的示范應(yīng)用。”今年上半年，北京市大興區(qū)發(fā)布促進(jìn)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(shè)標(biāo)準(zhǔn)，全球加氫量最大的加氫站即坐落于此。此外，京津冀首個(gè)氫能交流中心、國際氫能孵化器、測試中心以及園區(qū)各項(xiàng)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(diǎn)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(yùn)營服務(wù)等產(chǎn)業(yè)。為了促進(jìn)氫燃料電池在航空領(lǐng)域的快速應(yīng)用，大興區(qū)正在設(shè)立總規(guī)模20億元的專項(xiàng)基金。航空業(yè)的快速發(fā)展已經(jīng)使其成為交通領(lǐng)域脫碳的重點(diǎn)對(duì)象，氫能被認(rèn)為助力航天領(lǐng)域脫碳的關(guān)鍵。雖然近幾年受疫情影響，民用航空領(lǐng)域經(jīng)濟(jì)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(yù)測，基于現(xiàn)有傳統(tǒng)航空技術(shù)的進(jìn)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(biāo)將無法實(shí)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(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)的重要任務(wù)之一。近年來，歐美等一眾國家紛紛開始?xì)淠茉诟鱾€(gè)領(lǐng)域的脫碳。在交通領(lǐng)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(dòng)力飛機(jī)等等。我國航天氫能、氫航科技、北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所等企業(yè)也在加大研發(fā)投入力度，進(jìn)一步推動(dòng)氫能在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。2021年，世界第三大航空基地——德國漢堡啟動(dòng)了一個(gè)全新的開發(fā)平臺(tái)，旨在推動(dòng)氫能在航空領(lǐng)域中的示范項(xiàng)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(yīng)用技術(shù)研究中心連同漢堡機(jī)場一起，在兩年內(nèi)將利用氫能技術(shù)來設(shè)計(jì)并測試大規(guī)模的維護(hù)和地面流程。為此，一架空客A320系列的飛機(jī)將被改裝成漢莎技術(shù)公司漢堡基地的固定實(shí)驗(yàn)室。據(jù)了解，國際上正在逐步利用液氫替代商用航天飛機(jī)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(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模推廣。去年，神州十三號(hào)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(yùn)載火箭220噸級(jí)補(bǔ)燃循環(huán)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)首次半系統(tǒng)試驗(yàn)。我國航空業(yè)應(yīng)用氫燃料電池技術(shù)已有多年，當(dāng)前已掌握的儲(chǔ)存技術(shù)中，高壓氣體或低溫液體儲(chǔ)罐技術(shù)可以用于氫能飛機(jī)機(jī)載氫燃料的存貯。相比之下，夜勤存儲(chǔ)具有較高的質(zhì)量能量的儲(chǔ)存密度，成為航空領(lǐng)域中最有前景的技術(shù)途徑之一。
到2040年，氫能飛機(jī)的短程飛行成本仍較傳統(tǒng)航空石化燃料飛機(jī)要高約25%，其中9%來自燃料成本，其余13%來自飛機(jī)維護(hù)成本，3%來自液氫加注時(shí)間延長導(dǎo)致飛機(jī)使用效率下降帶來的成本。預(yù)計(jì)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(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力奠定基礎(chǔ)。
2022-07-28
氫能觀察張贏237800
微信客服
微信公眾號(hào)
0 條