氢动力飞行有望凭借新进展起飞

Josiah02 · 发表于 2024-7-12 08:02:20

　　氢动力飞行的可能性意味着无化石燃料旅行的更多机会，而实现这一目标的技术进步正在快速推进。瑞典查尔姆斯理工大学的最新研究表明，到 2045 年，几乎所有半径 750 英里（1,200 公里）内的空中旅行都可以使用氢动力飞机进行，而借助目前正在开发的新型热交换器，这一范围可能会进一步扩大。
　　“如果一切顺利，氢动力飞行的商业化进程现在就可以非常快地推进。最早在 2028 年，瑞典就可能实现首批氢动力商业飞行。”查尔姆斯理工大学教授、查尔姆斯理工大学 TechForH2 能力中心主任 Tomas Grönstedt 说道。
　　其中一些技术进步可以在查尔姆斯风洞中看到，研究人员在这里使用尖端设备测试气流条件。在这里，人们正在开发更节能的发动机，为重型车辆安全高效的氢动力飞行铺平道路。
　　北欧短程氢动力航空的未来
　　对于氢动力航空来说，短程和中程飞行是最接近实现的。查尔姆斯大学最近在《国际氢能杂志》上发表的一项研究表明，到2045年，氢动力飞行有潜力满足97%的北欧内部航线和58%的北欧客运量的需求。
　　在这项研究中，研究人员假设最大飞行距离为 750 英里，并使用适合氢动力的现有飞机模型。这项研究由 Tomas Grönstedt 研究小组的博士生 Christian Svensson 领导，还展示了一种新型燃料箱，它可以容纳足够的燃料，隔热性能足以容纳超冷液态氢，同时比当今的化石燃料箱系统更轻。
　　新型热交换器可提高燃油效率
　　热交换器是氢动力航空的重要组成部分，也是技术进步的关键部分。为了保持燃料系统的轻量化，氢气需要呈液态。这意味着氢气在飞机中保持超冷状态，通常在 -250°C 左右。
　　通过回收喷气发动机热排气中的热量，并通过在战略位置冷却发动机，它们变得更加高效。为了在过冷氢气和发动机之间传递热量，需要新型热交换器。
　　为了应对这一挑战，查尔姆斯理工大学的研究人员多年来一直在努力开发一种全新的热交换器。该技术目前正由合作伙伴 GKN Aerospace 申请专利，利用氢气的低储存温度来冷却发动机部件，然后利用废气中的废热在燃料注入燃烧室之前将其预热数百度。
　　“温度每升高一度，燃料消耗就会减少，航程也会增加。我们能够证明，配备新型热交换器的短途和中程飞机可以减少近 8% 的燃料消耗。考虑到飞机发动机是一项成熟且完善的技术，从单个部件来看，这是一个非常好的结果，”查尔姆斯大学流体力学系副教授、《应用热工程》上发表的研究报告的作者之一卡洛斯·西斯托 (Carlos Xisto) 说。
　　研究人员还指出，通过进一步优化，这种热交换器技术在常规空客 A320商用飞机中的应用，可将航程提高 10%，相当于哥德堡-柏林航线（约 450 英里）。
　　根据新概念开发的带废气预热器的热交换器。
　　尽管面临挑战，瑞典仍承诺进行大规模投资
　　开发未来氢能航空解决方案的工作正在广泛开展，政府、大学和私营公司正在共同努力。在瑞典，创新集群瑞典氢能开发中心 (SHDC) 汇集了行业领袖和学术专家等关键参与者。
　　在最近的一次 SHDC 研讨会上，查尔姆斯理工大学的研究人员展示了他们的研究成果，几家商业公司也表示将在未来几年对氢气飞行进行大力投资。
　　虽然这项技术已经非常先进，但挑战在于需要大量投资，以及开发基础设施、商业模式和合作伙伴关系，以便能够生产、运输和储存氢气，从而实现向氢动力飞行的过渡。预计完全过渡每年将需要约 1 亿吨绿色氢气。
　　“业界预计，到 2050 年，全球 30%-40% 的航空业将由氢动力驱动。未来几年，我们很可能需要混合使用电力、对环境危害较小的电动喷气燃料和氢气的飞机。但每架能够由可再生能源氢气驱动的飞机都会减少二氧化碳排放，”Tomas Grönstedt 说道。
　　TechForH2 内部拥有应对氢能挑战的良好条件，而且凭借 1.62 亿瑞典克朗（相当于 1550 万美元）的预算，该能力中心可以为连接氢能和重型运输的多个不同研究领域的发展做出贡献。

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