國內(nèi)氫氣內(nèi)燃機(jī)飛機(jī)PK美國氫燃料電池飛機(jī)

發(fā)布時(shí)間：

2023-04-10

3月25日， 中國自主研制的第一架以氫內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的通航飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)在沈陽某機(jī)場(chǎng)完成首飛。

圖1.中國首款氫氣內(nèi)燃機(jī)飛機(jī)

3月25日， 中國自主研制的第一架以氫內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的通航飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)在沈陽某機(jī)場(chǎng)完成首飛。

由于氫內(nèi)燃機(jī)對(duì)氫氣純度沒有特殊要求，并且可以使用內(nèi)燃機(jī)行業(yè)已有的技術(shù)和生產(chǎn)線，因此與氫燃料電池相比更具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。該飛機(jī)使用氫作為動(dòng)力來源，具有熱值高、無污染、資源來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在降低碳排放的同時(shí)保持較高的工作效率，有助于在航空業(yè)盡早實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。通過四座氫內(nèi)燃機(jī)飛機(jī)驗(yàn)證機(jī)的成功首飛驗(yàn)證了氫內(nèi)燃機(jī)作為航空動(dòng)力的可行性，攻克了一系列關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)氫動(dòng)力飛機(jī)研制打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖2.美國氫燃料電池飛機(jī)

4月3日，一架原加拿大德哈維蘭公司Dash 8-300飛機(jī)由美國環(huán)球氫氣公司改良成氫燃料電池電推試驗(yàn)機(jī)，并在獲得美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）的實(shí)驗(yàn)性適航認(rèn)證后成功首飛。這是有史以來的最大最重的氫燃料電池飛機(jī)。
傳統(tǒng)的Dash 8-300是一種支線渦輪螺旋槳飛機(jī)，能夠搭載大約50名乘客。環(huán)球氫氣公司對(duì)該飛機(jī)進(jìn)行了大量改裝，用MagniX航空公司的電動(dòng)馬達(dá)取代了原飛機(jī)上的一個(gè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，而新的電動(dòng)馬達(dá)由Plug Power提供的一個(gè)兆瓦級(jí)氫燃料電池供電。飛機(jī)上還配備了兩個(gè)氫氣罐，總共攜帶30公斤的氫氣。
這架Dash 8-300在天空中飛行了15分鐘，飛行高度達(dá)到海拔3500英尺，使用了大約16公斤的燃料。飛行員Alex Kroll是該公司的首席試飛員和前美國空軍試飛員。他表示：“飛機(jī)操控精美，燃料電池動(dòng)力總成的噪音和振動(dòng)明顯低于傳統(tǒng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。”
環(huán)球氫氣公司在通用航空、空客、豐田、捷藍(lán)，美國航空以及幾家全球最大的綠色氫生產(chǎn)商和金融投資者的支持下，計(jì)劃以改良支線飛機(jī)為跳板，向大型飛機(jī)改裝邁進(jìn)。該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官保羅·埃雷門科說：“目前，超過一半的航空領(lǐng)域CO2 排放來自空客A320和波音737系列飛機(jī)。空客和波音的這些飛機(jī)都需要新的設(shè)計(jì)，這是一個(gè)黃金機(jī)會(huì)——也許是唯一的機(jī)會(huì)——讓航空公司在不限制航空運(yùn)輸量的情況下接近實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)議》的排放目標(biāo)。”

環(huán)球氫氣公司已經(jīng)從16家客戶那里獲得了近250份訂單，將利用其氫動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)改良現(xiàn)有的飛機(jī)。該公司預(yù)計(jì)最早將于2025年開始交付這些價(jià)值超過10億美元的訂單。雖然第一次試飛取得了成功，但環(huán)球氫氣仍有很多障礙需要克服，這其中就包括解決有關(guān)氫氣儲(chǔ)存、運(yùn)輸和生產(chǎn)的問題。

優(yōu)劣勢(shì)PK

 

氫氣內(nèi)燃機(jī)飛機(jī)

氫燃料電池飛機(jī)

燃料成本

氫氣純度要求低，成本低

高純氫氣，成本高

排放清潔型

高溫下有氮氧化合物產(chǎn)生

零排放

燃料利用效率

受限于內(nèi)燃機(jī)效率，原則上不高于30%

燃料電池效率可高達(dá)60%

系統(tǒng)傳動(dòng)效率

減速和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率損失大

電機(jī)傳動(dòng)效率高

震動(dòng)及噪音

內(nèi)燃機(jī)震動(dòng)及噪音較大

震動(dòng)小，較平穩(wěn)

發(fā)展前景

行業(yè)處于起步階段，前景不明

續(xù)航久，零排放，發(fā)展前景不錯(cuò)