中国航空旅游网讯 www.cnair.com 可持续发展话题成为航空专业人士的讨论焦点已经有一段时间了。当航空业的许多公司专注于优化和绿色倡议时，人们的脑海里有项更具体的东西——永续发展飞机。航空燃料是航空污染的罪魁祸首之一，所以现在是时候将行业的重点转移到更环保的燃料选择上了。对新的燃料应该有几项要求：在全球范围内可以使用，而且必须是安全、环保和经济的。而氢气正是那个有可能改变航空业的能源，替代目前所使用的航空燃料。
作为飞机上使用的候选能源，氢气具有一些很好的特质，如最低的污染、全球可获取性和安全性，从而使其成为合适的航空燃料。与锂电池相比，氢气具有较大的能量密度，无论是从重量还是从体积的角度来看。此外，氢气的使用预计将在一些行业中得到普及和发展，加速燃料电池和存储系统的进步，并鼓励加快必要的基础设施的发展。这些与氢气作为航空燃料有关的因素，预计将推动全球氢动气飞机市场多年来的增长，在2030年达到276.8亿美元，到2040年达到1740.2亿美元的预期价值。
氢动力飞机的想法在专业人士心中已经存在了几十年。早在20世纪50年代，美国空军就用氢燃料飞行B-57飞机，而在20世纪80年代，图波列夫（Tupolev）将一架图-155飞机改装为氢气涡轮机。虽然现焦点转移到了氢气上是因为对生态环境的关注，但在当时，图波列夫的理由是较经济导向的——利用相对廉价的核电就可生产，使氢气成为一个有吸引力的选择。
然而，氢气燃料的使用带来了一些挑战。由于其能量密度明显较低，氢气需要比化石燃料占用更多的空间，并且需要在零下253摄氏度的挑战性温度下进行冷却，以保持液体状态，从而节省空间。为了储存燃料，图-155飞机在客舱的后部有一个大型氢气罐，占据了那里大约三分之一的空间。共有30个额外的系统被整合到飞机上，以便它可以用氢气运行。机上有三台发动机：两台经典的涡轮喷气发动机和一台NK-88——一种实验性的涡轮喷气发动机，可采用氢气或天然气运作。
该飞机进行了100多次飞行，其中一部分使用氢气，另一部分则使用天然气。当时的飞行甚至还包含了国际航班：莫斯科-汉诺威和莫斯科-布拉迪斯拉发-尼斯。接着使用天然气发动机（NK-89）的修订版——图-156项目被推出，虽然进行了多年，但可能是由于苏联的解体，计划最终被终止。
目前，氢气在航空领域的使用还处于早期阶段。2008年，波音公司驾驶了第一架氢动力飞机，而ZeroAvia公司在2020年试飞了世界上第一架氢动力商用飞机。然而，已经在向市场推出氢动力飞机的主要行业参与者则是空客。
对于氢动力飞机，氢气可以通过两种方式使用：作为燃料电池的燃料源，当氢气与氧气反应产生电力，为发动机提供动力；或者，它可以直接作为改良发动机的燃料源使用。空中客车公司正在考虑将这两种方法用于飞机。该公司已经提出了三种可以使用氢气的改装飞机模型，并且已经承诺在2035年之前让第一架飞机投入使用。
然而氢气作为燃料使用，最大限制还是储存。液态氢的能量密度只有喷气燃料的四分之一，这意味着对于相同的能量，它需要一个四倍于此的储存罐。因此，飞机将需要重新设计，以进行额外的燃料储存。
除此之外，新的基础设施也需要重新建立，以便在机场运输和储存氢气。但值得注意的是，由于氢气可以从水中提取，机场可以产生自己的氢气燃料，减少对燃料运输的需求，消除相关排放和可能的运输安全隐患。
虽然氢气尚未在飞机上广泛使用，但它已经证明了在汽车上的优势。丰田的氢动力汽车Mirai，油箱重87.5公斤，可容纳5公斤的氢气，所以92.5公斤的总重量允许驾驶人按照WLTP标准行驶500公里。同时，特斯拉Model 3的电池重量为321公斤，根据WLTP标准只能行驶430公里，这意味着1公斤的氢气可以让车辆行驶5,4公里，而1公斤的电池——只有1,33公里。也许航空业将是下一个证明氢气的效率的行业。
氢气作为航空燃料的潜力是不可否认的，但仍有很长的路要走。尽管如此，对航空可持续性的不断增长的关注将作为催化剂，促使氢动力飞机终有一天成为现实。
