空客发布消息:氢能对于空客在 2035 年开发世界上第一架零排放商用飞机的目标至关重要。这就需要对燃料储存采取创新办法。空客目前正在设计尖端的液氢罐,以促进可持续航空的新时代
氢气是减少航空对气候影响的最有前途的技术之一。当由可再生能源发电时,它排放的二氧化碳为零。
值得注意的是,它每单位质量提供的能量约为传统喷气燃料的三倍,是锂离子电池的 100 多倍。这使得它非常适合为飞机提供动力。
然而,在飞机上储存氢气带来了几个挑战。
氢可能提供更多的能量质量比煤油燃料,但它提供较少的能量体积。在正常的大气压和环境温度下,你需要大约 3000 升的气态氢,才能达到一升煤油的能量。
显然这对于航空业来说是不可行的。一种替代方案是将氢气加压到 700 巴-一种用于汽车行业的方法。在我们的例子中,这将把 3000 升减少到 6 升。
这可能是一个巨大的改进,但对飞机来说重量和体积是至关重要的。
再进一步,我们可以把温度降到零下 253 度。这就是氢从气体转变为液体的过程,它的能量密度会进一步增加。回到我们的例子,四升液氢相当于一升标准喷气燃料。
储氢罐的苛刻要求
保持如此低的温度需要非常特殊的储罐。他们目前包括一个内部和外部之间的真空罐,和一个特定的材料,如 ML I (多层绝缘),以尽量减少辐射传热。
低温液氢储存罐已经在几个行业中使用,包括航空航天,这使我们能够很好地了解所涉及的挑战。
例如,空客在阿丽亚娜的帮助下获得了系统安装、低温测试和燃料晃动管理方面的知识,甚至帮助了解了如何建造内部罐箱。
但是,虽然太空飞行和航空之间有一些相似的地方,但也有许多重要的差异。
安全要求不同于空间发射器,因为商业飞机的储氢罐必须承受大约 20000 次起飞和降落,并且需要将氢保持在液体状态更长时间。
新的空中客车 ZE DC 将托管多学科工程团队,以创造创新的解决方案,满足苛刻的航空航天要求。
零排放飞行的关键研发
作为其对清洁航空航天承诺的一部分,空客目前正在适应和发展现有的航空储氢技术。欧洲的几个新的研发机构最近开始为我们的 ZEROe 概念飞机的液氢储存罐工作。
在近期内,用于商业飞行的液氢罐可能是金属的。法国南特和德国北部不来梅的零排放发展中心( ZEDCs )就将采用这种液氢罐方法。
然而,从长远来看,由复合材料制成的储氢罐可能更轻,制造成本效益更高。空客将在其位于西班牙的新的 ZEDC 和位于德国斯塔德的复合材料研究中心加速开发这种方法。
“将低温储罐技术应用于商用飞机代表了一些主要的设计和制造挑战,”空客 LH 2 存储和分配工程主管 David Butters 说。“新的空中客车 ZE DC 将托管多学科工程团队,以创造创新的解决方案,满足苛刻的航空航天要求。”
所有 ZEDC 预计将在 2023 年全面运行,并准备好与第一个完全功能的低温氢罐进行地面测试,并在 2025 年开始飞行测试。
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