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飞机可以将氢气用作燃料吗?

发布时间:2023/11/24
  一般情况下,希思罗机场每天有1,300架飞机起降,维持飞机正常运转每天需要约2000万升航空燃油。
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  这相当于给你的汽车加满大约400,000次。
  这是一项大规模的作业,燃料直接从炼油厂输送到机场,然后储存在两个被称为燃料场的设施中。
  “通过希思罗机场的燃油量巨大。这大约是英国航空燃油需求的一半,”希思罗机场碳战略主管马特·普雷斯科特说。
  希思罗机场本身并不买卖燃油,这取决于航空公司及其供应商。
  然而,它确实必须考虑基础设施,为存储和管道分配空间,并确保航空公司和燃料公司拥有他们所需的一切。
  普雷斯科特先生说:“这实际上是为了建立足够的能力,以确保机场具有内置的弹性。”
  但是,在燃料方面,世界各地的机场都必须重新考虑。
  在英国,根据政府的零零排放计划,英国航空业承诺到2040年实现净零碳排放。
  美国航空业计划到2050年实现净零排放。欧盟也有类似的目标。
  这些都是雄心勃勃的目标,要实现这些目标将需要传统喷气燃料的替代品。
  可持续航空燃料——非化石燃料的燃料——是一种选择。航空公司已经在使用它,通常与普通喷气燃料混合。
  对于机场来说,供应SAF很简单 - 可以通过现有管道输送。
  但许多人怀疑SAF的生产成本是否足够低,或者产量是否足够大,以满足航空业的需求。
  因此,人们对氢很感兴趣,它可以储存大量能量,并且在用作燃料时不会产生任何二氧化碳。
  为了对航空业有用,氢需要呈液态,这需要将其冷却到-253度。
  在这种温度下处理液体非常具有挑战性。一旦有机会,液态氢就会“蒸发”并以气体形式逸出——可能成为一种危险。
  因此,储罐、管道和软管都必须额外隔热,以保持液体低温。
  法国液化空气集团在这方面拥有丰富的经验。大约50年来,它一直为欧洲航天局的阿丽亚娜火箭供应低温氢气。
  该公司每年生产超过一百万吨氢气,除了为火箭提供燃料外,其氢气还用于卡车和各种工业流程。
  该公司全球氢业务高级主管Erwin Penforis表示:“这使我们在该领域拥有非常强大的技术和工业知识背景。”
  过去三年来,液化空气集团与空中客车公司和法国最大的机场运营商ADP集团合作,一直在研究氢在航空业务中的潜力。
  它也是H2Fly联盟的一部分,该联盟今年夏天成功地使用液氢驾驶了飞机。对于液化空气集团来说,这是一个测试氢飞机燃料系统的机会。
  航空公司渴望知道氢飞机是否可以像现有飞机一样快速加油,因为快速周转时间对该行业非常重要。
  “我们能否在15分钟或20分钟内交付几吨液态氢?我们拥有这方面的技术。我们正在对其进行调整-但答案是肯定的,”彭福里斯先生说。
  然而,在机场安装储存和分配氢气所需的设备并不便宜。咨询公司贝恩公司估计每个机场的成本可能高达10亿美元。
  一家初创公司Universal Hydrogen表示它有一个解决方案。它涉及在远离机场的地方处理氢气的所有棘手部分,可能是在实际制造气体的设施中。
  该公司开发了特殊的储罐来容纳液态氢(呃称之为模块),然后可以用卡车运到机场。这些模块设计为直接插入飞机,可以插入推进系统。
  无需管道、软管和泵。
  这些模块绝缘性非常好,可以将氢气保持液态四天。两个模块可容纳360公斤氢气,能够让飞机飞行500英里,并额外保留45分钟的飞行时间。
  Universal Hydrogen正在改造一架支线客机,安装可以将液态氢转化为电能的燃料电池,并将其连接到驱动螺旋桨的电动机。
  正在安装更大的舱门,以便将模块装载到飞机上。如果一切按计划进行,试飞将于明年开始。
  Universal Hydrogen首席技术官Mark Cousin表示,氢最有可能用于支线航班,但长途运营仍需要常规喷气燃料。
  他说:“像我们提议的那样,以不同的方式处理燃料是有意义的,因为你不会试图改造现有的加油基础设施,而航空公司无论如何都需要为机队的其他部分保留这些基础设施。”
  目前尚不清楚氢是否会成为航空主流燃料。氢动力飞机仍处于开发的早期阶段。
  与目前可以在机翼中储存燃料的飞机不同,氢燃料飞机必须将燃料储存在机身中,从而减少了乘客的空间。
  此外,还有一个问题是是否有足够的环保、绿色氢气来满足需求。
  为Landrum and Brown咨询公司从事机场规划和开发工作的普拉卡什·迪克希特表示,目前尚不清楚航空业将采取什么路径。
  “我认为航空业的每个人都意识到净零排放是他们需要追求的目标。目前我们还不清楚如何实现这一目标,以及实现这一目标的经济效益。
  “氢燃料飞机——虽然未来十年可能会有一些演示飞行,但氢燃料的大规模实施似乎还很遥远。甚至可能还不确定。”