氫能是否能挑戰(zhàn)煤油成為未來(lái)飛機(jī)新動(dòng)能？

　　傳統(tǒng)飛機(jī)對(duì)地球大氣造成的污染在近幾年越來(lái)越受到人們的關(guān)注，但飛機(jī)又是人類(lèi)跨越洲際等長(zhǎng)途旅行的重要交通工具。

　　目前專(zhuān)家們正在制定氫動(dòng)力客機(jī)的建造計(jì)劃，試圖用氫燃料電池飛機(jī)來(lái)替代傳統(tǒng)燃油飛機(jī)，希望能夠在減少碳排放的情況下，依然能保持飛機(jī)原有的動(dòng)力，繼而取代傳統(tǒng)燃油飛機(jī)。

（該組織將分析開(kāi)發(fā)v型混合機(jī)翼機(jī)身飛機(jī)用于長(zhǎng)途飛行的案例）

　　與傳統(tǒng)飛機(jī)不同，這種v型飛機(jī)將使用更清潔的液態(tài)氫作為動(dòng)力，二氧化碳排放量為零。

　　而目前，航空旅行占全球溫室氣體排放的2%，預(yù)計(jì)未來(lái)20年這一數(shù)字將翻一番，所以為了能夠有效減少碳排放，為飛機(jī)找到新的能源是目前研究的主要方向之一。

　　這個(gè)價(jià)值450萬(wàn)美元的項(xiàng)目，是由貝德福德郡克蘭菲爾德大學(xué)的學(xué)者和行業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)人一起進(jìn)行的，可以解決氫動(dòng)力飛行面臨的一些最大挑戰(zhàn)，如機(jī)載存儲(chǔ)、生產(chǎn)燃料的高成本以及安全問(wèn)題。

　　該大學(xué)推進(jìn)工程中心的Bobby Sethi博士告訴《泰晤士報(bào)》：“使用液態(tài)氫存在挑戰(zhàn)，但我們希望在項(xiàng)目范圍內(nèi)解決這些問(wèn)題。我們希望證明，氫不僅對(duì)環(huán)境有利，而且可以在中長(zhǎng)期內(nèi)安全、經(jīng)濟(jì)地使用。”

　　氫燃料電池飛機(jī)將需要額外的空間來(lái)儲(chǔ)存燃料，燃料必須儲(chǔ)存在零下250攝氏度(零下418F)的環(huán)境里。

　　該團(tuán)隊(duì)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)是如此之大，以至于他們不得不承認(rèn)，要到本世紀(jì)30年代初該技術(shù)才能進(jìn)入演示階段，而真正達(dá)到目前客運(yùn)航機(jī)的載客水平，預(yù)計(jì)至少要到20年后才能實(shí)現(xiàn)。

（波音的氫燃料電池飛機(jī)）

　　波音公司早在2008年4月就成功試飛了氫燃料電池為動(dòng)力的一架小型飛機(jī)。波音公司稱(chēng)這在世界航空史上尚屬首次，預(yù)示航空工業(yè)未來(lái)更加環(huán)保。但波音承認(rèn)，這一技術(shù)不太可能為大型客機(jī)提供主要?jiǎng)恿Α?/p>

　　這架氫燃料電池飛機(jī)由奧地利 “鉆石”(Diamond)雙座螺旋槳?jiǎng)恿铏C(jī)改裝而成，飛機(jī)內(nèi)安裝了質(zhì)子交換膜燃料電池和鋰離子電池。小型飛機(jī)翼展16.3米，機(jī)身長(zhǎng)6.5米，重約800公斤，可容納兩人。試飛過(guò)程中，機(jī)上只有飛行員一人。

　　波音的氫燃料電池飛機(jī)帶來(lái)了技術(shù)突破，但“波音(歐洲 )研究與技術(shù)”部稱(chēng)，氫燃料電池可以為小型飛機(jī)提供飛行動(dòng)力，但不太可能為大型客機(jī)提供主要?jiǎng)恿Α＿@一技術(shù)可能為大型飛機(jī)提供輔助動(dòng)力，但這需要技術(shù)突破。

　　但氫氣仍是最有可能取代煤油成為飛機(jī)的主要?jiǎng)恿?lái)源，因?yàn)闅錃猱a(chǎn)生的推力是煤油燃料的三倍，釋放出的二氧化碳為零，氮氧化物為超低排放。

　?。ㄗ髨D代表的是2000年飛機(jī)的排放經(jīng)過(guò)5年，20年，50年以及削減的飛機(jī)排放對(duì)于全球大氣的影響的示意圖。右圖中，飛機(jī)的排放的氣候效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他的交通工具）

　　而氫燃料電池通過(guò)在經(jīng)過(guò)特殊處理的雙極板上，混合氫和氧來(lái)產(chǎn)生電能來(lái)為電池和馬達(dá)提供動(dòng)力，這些雙極板結(jié)合起來(lái)形成燃料電池堆。

　　燃料電池堆和電池使得工程師們可以大幅縮小這些部件，甚至可以把它們整齊地裝進(jìn)一輛家用汽車(chē)，盡管它們也通常用在公交車(chē)和其他大型車(chē)輛上。

　　氧氣通過(guò)進(jìn)氣道從空氣中收集，氫氣儲(chǔ)存在鋁內(nèi)襯的儲(chǔ)氫罐中，在遭遇事故時(shí)，儲(chǔ)氫罐會(huì)自動(dòng)密封以防止泄漏，這項(xiàng)安全措施也使得氫燃料電池汽車(chē)的安全性大大提升。

　　當(dāng)這些成分被融合在一起，作為副產(chǎn)品釋放出可用的電和水，使這項(xiàng)技術(shù)成為最安靜、最環(huán)保的技術(shù)之一。

　　但燃料電池電堆中需要使用貴金屬鉑，使得燃料電池電堆的價(jià)格昂貴，也正是這種稀有金屬限制了燃料電池的使用范圍。

　　最近的研究表明，在無(wú)污染道路的競(jìng)爭(zhēng)中，氫燃料電池汽車(chē)有朝一日可能會(huì)挑戰(zhàn)電動(dòng)汽車(chē)，但這一前提是建造更多的加氫站來(lái)為燃料電池汽車(chē)提供燃料。

（豐田的氫燃料電池汽車(chē)）

　　燃料電池汽車(chē)優(yōu)勢(shì)在于可以像汽油車(chē)一樣快速加油，并且擁有更遠(yuǎn)的續(xù)航里程。

　　但是加氫站的成本高達(dá)200萬(wàn)美元，所以許多企業(yè)不愿大規(guī)模建設(shè)加氫站，除非路上出現(xiàn)更多的燃料電池汽車(chē)。

　　美國(guó)能源部列出了美國(guó)34個(gè)公共氫燃料加油站，除3個(gè)加氫站之外，其他加氫站都位于加州。

　　根據(jù)Information Trends，截至2017年底，全球共有6475輛燃料電池汽車(chē)(FCV)。

　　超過(guò)一半的燃料電池汽車(chē)在加州注冊(cè)，這使得美國(guó)使用燃料電池汽車(chē)的用戶(hù)占了全球的53%。日本以38%位居第二，歐洲為9%。

　　燃料電池汽車(chē)尚處于普及階段，并且燃料電池技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)張當(dāng)中，目前燃料電池已經(jīng)應(yīng)用于叉車(chē)、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域，而在飛機(jī)領(lǐng)域卻仍是一片空白。

（波音747）

　　國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(International Air Transport Association)的數(shù)據(jù)顯示，到2037年，全球客機(jī)飛行數(shù)量預(yù)計(jì)將增加一倍，達(dá)到82億架次。

　　包括易捷航空(Easyjet)在內(nèi)的一些航空公司正寄望于使用燃料電池客機(jī)來(lái)減少碳排放。

　　未來(lái)在燃料電池航空領(lǐng)域的應(yīng)用有著巨大的前景，但燃料電池仍有諸多技術(shù)問(wèn)題有待解決。

　　由歐盟委員會(huì)資助的新項(xiàng)目Enable H2背后的專(zhuān)家堅(jiān)持認(rèn)為，電力長(zhǎng)途飛行目前仍不可行。最主要的原因在于電動(dòng)飛機(jī)的儲(chǔ)能情況還遠(yuǎn)未達(dá)到承載旅客進(jìn)行長(zhǎng)途飛行的能力。

　　在未來(lái)燃料電池飛機(jī)仍然有極大的可能取代現(xiàn)有的燃油飛機(jī)，因?yàn)樵诃h(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻的今天，人類(lèi)不得不為環(huán)保做出抉擇。