向氢动力飞行的飞跃

交通正在迈向电动化。火车、公共汽车和私家车正在远离导致全球变暖的燃料——这一过程通常被称为脱碳。

但航空旅行呢？

虽然有许多试验性的研究涉及电动飞机领域，但许多人仍然认为乘用车所使用的锂电池太重，不适合应用于商业航空。

引入氢气 —— 政府、学术界和私营公司正在为氢动力飞行投入大量资源。IEEE电气化杂志最近一期也报道了最新的研究成果。

IEEE高级会员Manpreet Singh Manna表示：“因为氢可以从可再生能源生产而不排放任何二氧化碳，而且水是其主要副产品之一，所以它被认定是为零排放飞机提供动力的最有希望的选择之一。”

航空旅行对温室气体排放的贡献

传统上，航空旅行约占全球二氧化碳排放量的2%至3%，鉴于航空旅行对全球经济的巨大影响，这一数字反而低得惊人。但乘客里程每年增加约3%至5%，这意味着飞行的总里程数每10至15年翻一番。

关于航空旅行业及其对温室气体的贡献，还有其他因素尚不清楚。首先，二氧化碳并不是飞机排放的唯一吸热气体。飞机本身倾向于在非常高的海拔高度燃烧燃料，这可能意味着飞机的排放物可能会对大气产生不同的影响。

使氢气如此吸引人的一个因素是它非常轻。按照平均磅数换算（或千克对千克）氢的能量大约是煤油当量的2.8倍，煤油通常用作飞机燃料。

但与一公斤航空燃料相比，一公斤液态氢需要更多的空间。

Manna表示：“1升氢气提供大约8兆焦耳的能量，而每升汽油提供32兆焦耳。”

一个具有挑战性的设计领域是容纳氢气的燃料箱。由于液态氢必须保持在非常高的压力下，燃料箱可能需要由非常厚的金属制成。这为飞机的设计增加了很大的重量。

在大多数飞机中，燃料储存在机翼或机翼附近。如果这是氢动力飞机的情况，机翼将是非常巨大的，需要更多的动力才能离开地面。因此，大多数概念都要求在制造的机身中储存更多的燃料。

正如向电动汽车的过渡需要一个完善充电基础设施一样，氢动力飞机的兴起也将要求机场进行改变，以适应新的燃料来源。专家们注意到，由于氢气的处理方式不同，安全地为飞机加油可能也需要采用新的程序。

虽然氢动力飞行是可能的，但大多数设计仍处于早期阶段。我们可能会看到它首先应用于较小的短程飞机，而不是更大的远程飞机。

IEEE高级会员Leonardo Willer de Olveira表示：“总的来说，与这项技术相关的最新技术可以通过研究和试点项目来体现，但这一领域没有规模经济。”