自20世纪中叶开始，随着氢燃料在航天领域中的应用逐渐深入，我国对大型氢能航空器的研发便从未停止，探索氢能在航空领域的应用与结合方兴未艾。近日，在中国航天科技集团有限公司六院101所，长征五号遥六运载火箭大推力氢氧发动机校准试验圆满成功。我国在航天氢能技术上再下一城。国家出台的《氢能产业中长期发展规划（2021-2035年）》中明确表示：“积极探索燃料电池在船舶、航空器等领域的应用，推动大型氢能航空器研发，不断提升交通领域氢能应用市场规模。”“结合重点区域生态环保需求和电力基础设施条件，探索氢燃料电池在船舶、航空器等领域的示范应用。”今年上半年，北京市大兴区发布促进氢能产业发展的《氢十条》2.0版和支持商业航天产业发展的《航天十条》。北京大兴区一直以“国际氢能示范区”为建设标准，全球加氢量最大的加氢站即坐落于此。此外，京津冀首个氢能交流中心、国际氢能孵化器、测试中心以及园区各项商业配套正在全面启用；北京商业航天产业基地在大兴区规划2平方公里，重点发展商业火箭研发、关键零部件制造、系统集成，以及卫星运营服务等产业。为了促进氢燃料电池在航空领域的快速应用，大兴区正在设立总规模20亿元的专项基金。航空业的快速发展已经使其成为交通领域脱碳的重点对象，氢能被认为助力航天领域脱碳的关键。虽然近几年受疫情影响，民用航空领域经济收益有所下滑，但降碳减排仍然刻不容缓。
根据国际民航组织（ICAO）的预测，基于现有传统航空技术的进步，航空业可持续发展以及2050年碳排放量减少至2005年50％的目标将无法实现（如图1所示）。因此，发展可持续航空技术，开发包括太阳能、生物燃料和氢燃料等石化燃料以外的替代能源，将成为航空业实现碳减排目标的重要任务之一。近年来，欧美等一众国家纷纷开始氢能在各个领域的脱碳。在交通领域，包括氢燃料电池商用车、氢燃料电池叉车、氢燃料电池船舶以及氢燃料电池动力飞机等等。我国航天氢能、氢航科技、北京航天试验技术研究所等企业也在加大研发投入力度，进一步推动氢能在航天领域中的应用。2021年，世界第三大航空基地——德国汉堡启动了一个全新的开发平台，旨在推动氢能在航空领域中的示范项目。在汉萨城汉堡市的资助下，汉莎技术公司与德国航空航天中心（DLR）、ZAL航空应用技术研究中心连同汉堡机场一起，在两年内将利用氢能技术来设计并测试大规模的维护和地面流程。为此，一架空客A320系列的飞机将被改装成汉莎技术公司汉堡基地的固定实验室。据了解，国际上正在逐步利用液氢替代商用航天飞机的主要燃料。国内也已经开始使用液氢，但目前还未在民用领域实现大规模推广。去年，神州十三号载人飞船成功发射，成都中材科技制造的“氢气瓶”随之登上天宫；101所完成重型运载火箭220吨级补燃循环氢氧发动机首次半系统试验。我国航空业应用氢燃料电池技术已有多年，当前已掌握的储存技术中，高压气体或低温液体储罐技术可以用于氢能飞机机载氢燃料的存贮。相比之下，夜勤存储具有较高的质量能量的储存密度，成为航空领域中最有前景的技术途径之一。
到2040年，氢能飞机的短程飞行成本仍较传统航空石化燃料飞机要高约25%，其中9%来自燃料成本，其余13%来自飞机维护成本，3%来自液氢加注时间延长导致飞机使用效率下降带来的成本。预计到2050年，“绿色”氢使用成本将基本上与传统石化燃料持平，这将为氢能航空业降低成本和增强可持续发展能力奠定基础。
2022-07-28
氢能观察张赢237850
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