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清洁航空负责人认为燃料电池在商用飞机上的应用可能早于氢
关键词:      时间:2024-12-25

【据美国《航空周刊》网站2024年12月5日报道】12月4日,欧盟“清洁航空”(Clean Aviation)计划负责人Sebastien Dubois在法国图卢兹举行的Aeromart商务大会上表示,随着欧洲商用航空业继续推进氢推进项目,燃料电池正成为燃气涡轮发动机氢燃烧的主要竞争者。清洁航空不再将窄体飞机作为氢气在未来十年的潜在应用,而是将重点放在100座的飞机上。此外,尽管清洁航空仍将氢推进飞机的投入使用时间定在2035年,但更新后的时间表似乎越来越具有挑战性。

氢气在涡轮发动机中直接燃烧曾被看好,因为它更接近当前的涡扇发动机技术。其优点包括重量更轻,相对容易达到高功率水平,主要障碍则是液氢燃料系统。为了获得合适的比能量,空客公司和清洁航空选择了液氢而不是气态氢。液氢的储存温度为零下273摄氏度。在氢直燃系统中,氢在到达燃烧室之前必须保持液态。泵送分配系统包括双绝缘燃料管道和低温冷却系统,该系统必须在精确的压力和温度下将气态氢注入燃烧室。考虑到所有这些复杂性,Dubois认为氢气直燃飞机要到2040-45年才能投入使用。

相比之下,燃料电池技术已经取得了进展。自去年年底以来,空客公司已经对一个所谓的铁吊舱进行了地面测试,该吊舱包含一个燃料电池系统、旋转螺旋桨所需的电动机以及控制和冷却装置。燃料电池的功率为1.2兆瓦。由于重量和功率方面的挑战,燃料电池在可预见的未来并不适合窄体或更大的飞机。清洁航空正集中精力研究航程为1000海里的100座飞机。它将需要10兆瓦的功率,目前的主要目标是在四发布局下每台发动机的功率达到2.5兆瓦。在这种飞机上,氢气将以液态形式储存,并以气态形式通过系统的其他部分输运,这更加简单。氢气的分配将采用压力供给方式。挑战依然存在:包括废热管理;将液氢罐的重量减轻两倍,使其比能量达到12千瓦时/千克;将燃料电池系统的比功率提高两到三倍,达到2千瓦/千克。清洁航空专家们还希望解决已成为气候变化诱因的尾迹问题。燃料电池驱动的飞机是否会产生尾迹还有待证实。如果会,那么当飞机在容易产生尾迹的地区飞行时,可以将废气中的水储存起来,之后再释放出来。

清洁航空第一阶段的目标是在2026年将技术成熟度(TRL)提高到 TRL 4(技术在实验室得到验证)。2028-2030年间,将依靠一架改装的空客A380进行飞行测试演示。Dubois预计,在2026年至2030年的清洁航空第二阶段,燃料电池动力飞机相关项目的投入将达到1.7亿至2亿欧元(1.79亿至2.1亿美元)。要启动一项飞机项目,通常需要达到TRL 6的成熟度;根据清洁航空的计划,这一成熟度将在2030年达到。这样一来,距离2035年投入使用的目标就没有多少时间了。清洁航空的战略研究与创新议程在其最新修订版中还提到,有可能在一个未指定的日期,为一架由两台1兆瓦的燃料电池发动机驱动的 19 座飞机开展演示项目。