如果你问，氢燃料电池能在飞机上使用吗?你将得到1840万份搜索结果，其中包括对环保航空初创企业ZeroAvia的大量讨论。事实上，这家成立4年的公司对这个紧迫的问题给出了响亮的肯定回答。这是因为该公司在英国科茨沃尔德机场(Cotswold Airport)的研发中心已经成功进行了数十次氢电力动力测试飞行。

到2024年，ZeroAvia表示，它计划将自己的技术应用于商业航空部门，以争取实现零排放的未来。今年10月，通过与爱尔兰ASL航空公司的货运业务合作，该公司实现了这一目标的一个重要里程碑。作为合作的结果，零航空将为航空公司的ATR72飞机生产氢电力发动机。

ZeroAvia的动力系统:开发物流

ZeroAvia和ASL将共同开发ZA2000的动力系统。这种2-5兆瓦(MW)的替代发动机通常为配备40到90个乘客座位的飞机提供动力。每架ASL ATR72货运飞机将结合一个氢燃料电池和一个电动马达动力系统。

为了可靠地为ATR72货运卡车补充燃料，ZeroAvia将进一步扩大现有的氢机场加油生态系统(HARE)。该公司与欧洲海洋能源中心(EMEC)合作开发了这一创新系统。

未来燃料电池背后的科学

ZeroAvia的氢燃料电池动力系统整合了多个合作伙伴的顶级组件，包括航空认证的氢燃料电池、逆变器和发动机。动力系统包括该公司的专有软件和硬件，集成了组件，并促进了成功的操作。集成机制与飞机的航空电子设备和其他系统接口。完整的动力系统冗余能够增强可靠性和安全性。

在典型的氢燃料电池中，氢会引发化学反应并产生电能。氢燃料电池能在低温下将氢转化为电能。相比之下，燃烧氢气产生的能量温度要高得多。燃料电池的电力驱动发动机，为飞机提供动力。总的来说，这些活动包括一个模块化的氢燃料电池动力系统。

ZeroAvia的创始人兼首席执行官Val miiftakhov表示，该公司的氢电力动力系统比市场上最好的电池要好得多。

“我们选择使用氢电力动力系统，因为我们相信这是唯一可行的解决方案，可以带来航空领域的电力革命。它的能量密度是目前最好的锂离子电池的四倍。此外，在仅使用电池的飞机设计中，由于充放电事件，电池的寿命周期有限。这大大增加了这些飞机的总拥有成本。”

相比之下，ZeroAvia设计的氢燃料电池动力系统可以提供更多的飞行里程和更长的操作时间。此外，该公司预计其动力系统将降低至少40%的每次飞行操作和维护成本。

米夫塔霍夫认为，将公司的氢燃料电池动力系统安装到现有飞机上是最实用的解决方案。这使得航空业能够更快地实现真正的零排放飞行。

“制造一架全新的飞机和引擎总是会更加复杂，需要更多的时间。通过使用现有的机身，将化石燃料发动机换成ZeroAvia的动力系统，我们可以更快地制造出第一架实用的、商用的、零排放的飞机，”米夫塔霍夫解释道。

ZeroAvia:这一切是如何开始的

2017年11月，米夫塔霍夫成立了ZeroAvia，希望为现有商用飞机开发替代动力系统。

米夫塔霍夫专注于技术的背景为他担任航空业务领导角色做好了准备。在成立公司之前，miiftakhov获得了莫斯科物理技术研究所的物理学硕士学位。接着，他在普林斯顿大学学习，并在那里获得了物理学博士学位。此外，米夫塔霍夫还两次获得俄罗斯全国物理竞赛的大奖。

米夫塔霍夫也取得了显著的专业成就。在电动汽车行业工作期间，他创立了eMotorWerks公司。当时，该公司是全球领先的电动汽车电池聚合并网服务平台。2017年，eMotorWerks的市场成就使其成为一个有吸引力的收购目标。

显然，Val Miftakhov对航空的热爱影响了他决定解决一个全行业的问题。“我一直对航空充满热情。这已经是我十多年的爱好了，我有驾驶飞机和直升机的执照。在建立了智能电网电动汽车充电公司eMotorWerks，并将其出售给国际能源公司Enel之后，我开始着手解决我认为的商业运输电气化的下一个大问题——航空，”他解释道。

ZeroAvia计划在2024年将其氢燃料电池动力系统引入商用航空市场。为此，该公司将在20个座位的飞机上进行500英里的飞行演示。该公司计划在这段时间内节省50%的费用。

到2026年，ZeroAvia计划在最多80个座位的飞机上飞行500多英里。在未来10年里，该公司计划彻底颠覆商用航空推进市场，创造超过10万台的需求。

ZeroAvia的低碳史

全球环保人士越来越关注交通行业对环境的负面影响。例如，在美国，交通运输占全国二氧化碳排放量的三分之一。2016年，交通是该国最大的污染源。

航空相关排放已成为全球最大的排放源之一。飞机在高海拔时排出这些排放物，使它们能够分散在广阔的区域。这一因素意味着，空气中排放的有害影响是地面排放的2至4倍。飞行时间较短的航班是最大的罪魁祸首。与航空相关的排放有一半来自1,000英里以下的飞行。许多航空公司都提供这种短途航班，所以这是一个普遍的问题。

国际清洁运输委员会(International Council on Clean Transportation)报告称，2013年至2018年间，商用航空的二氧化碳排放量增长了32%。如果这种惊人的增长速度继续下去，到2050年，航空业将占全球碳预算的25%以上。专家预计，到同年，与航空相关的集体排放量将增加一倍。

为了解决令人不安的排放趋势，全球监管机构最近开始要求航空业大幅减少排放。例如，到2050年，欧盟必须将二氧化碳排放量减少四倍。欧盟还必须在同一时间内将氮氧化物(NOX)排放量减少10倍。虽然渐进式变化是向前的进展，但它们将不足以实现必要的戏剧性结果。

与此同时，联合国警告称，到2030年，人为排放的二氧化碳必须减少到2010年水平的45%。因此，我们只有10年的时间来做出重大改变，否则将面临灾难性的环境和经济后果。”“考虑到飞机可以服役20到30年，在我看来，我们通常的渐进式改进显然不会起作用。相反，我们应该在为航空提供动力的方式上立即做出一些根本的改变。如果该行业忽视这一点，它将面临监管压力的风险，或文化和社会变革带来的严重增长逆风。”

“航空业是最难脱碳的行业之一;然而，通过这次合作，我们离实现我们的天空无排放目标又近了一步。”

迈向零排放的未来

ZeroAvia的创新推进系统源于该公司希望在解决排放危机方面发挥关键作用的愿望。氢电燃料电池动力系统大大减少了有害的碳排放和恼人的噪音。该公司的商业合作伙伴将实现减少燃料和维护费用。

全球排放危机的影响需要一个全球性的解决方案。为了实现这一目标，亚马逊和全球乐观主义在2019年创建了《气候承诺》。这个大胆的声明呼吁公司和组织共同努力实现有针对性的改变。

具体来说，这项具有里程碑意义的协议的目标是到2040年实现碳净零水平，比《巴黎协定》的目标提前10年。每个参与的企业或组织都承诺要达到这一具有挑战性的里程碑。已经有100多个国家签署了气候承诺。

坚持不懈是实现气候承诺净零碳目标的关键。签署《气候承诺》的每个公司或组织都同意采取三个主要的减排行动项目:

每个实体将定期测量和报告其运营产生的温室气体排放。

每个实体都将执行符合《巴黎协定》的具体脱碳计划。这些变化包括真正的业务创新和修订。提高效率、减少材料、使用可再生能源以及进一步消除碳排放都是必要的。

每个实体都将用真实的、可量化的、永久性的碳补偿来补偿其剩余的碳排放。这些有益于社会的行动将有助于实现《气候承诺》的净零碳排放目标。

气候承诺的签署国将成为一个交流宝贵知识和最佳实践的全球社区的一部分。每个公司或组织都将收到一份邀请，邀请他们参加重点话题的学习课程。此外，在重大事件之前，得到认可的气候专家将向签署人介绍情况。

气候承诺在全球启动后，亚马逊推出了一个配套技术融资工具，初始资金为20亿美元。气候承诺基金支持实现脱碳和可持续技术及相关服务。

空中客车将制造氢动力飞机

领先的飞机制造商空中客车公司认为，用氢技术为其飞机提供动力是一个日益可行的选择。为此，空客打算制造自己的氢动力飞机生产线。

该公司的设计工程师目前正在考虑三个概念。除了一个标准的商用飞机设计，它还在评估一个涡轮螺旋桨飞机模型。第三种模型将机翼集成到飞机的机身中。这三种设计都将在改装的燃气涡轮发动机中使用氢。氢燃料电池将提供电力。

到2035年，短程和中程飞机将开始从空客的装配线下线，更大型的机型也将紧随其后。150座以上的氢动力飞机可能要到2050年才能广泛使用。

ZeroAvia的HyFlyer项目:向前迈出的重要一步

ZeroAvia HyFlyer I和II项目包括该公司最初的氢燃料电池测试项目。HyFlyer I的试飞和相关数据为HyFlyer II的扩展开发和测试周期提供了跳板。

ZeroAvia的HyFlyer I项目如何创造历史

HyFlyer I项目包括在该公司位于英国的六座Piper Malibu飞机上成功完成三次试飞活动。首次HyFlyer I演示飞行于2020年6月22日进行。

2019年，ZeroAvia将这架测试飞机从加州搬到了英格兰的克兰菲尔德。此前，英国政府为发展零排放、可持续的航空替代品提供了一笔资金。

HyFlyer I的第一次试飞是在地面上进行了几次“飞行模拟”之后进行的。每个场景都模拟了实现区域商用飞机运行目标所必需的氢燃料扩展飞行。

HyFlyer I测试飞机包含一个传统的250kW动力系统，因为HyFlyer I项目专注于燃料系统的功能。事实上，飞机的巡航飞行部分是由纯氢推进器驱动的。这最初的三个运动实现了所有有针对性的技术目标。未来的飞行将在不同配置的测试飞机上进行。每架飞机都将配备氢燃料电池、电动机和氢气存储能力。

ZeroAvia的氢燃料电池飞机将需要在战略位置的机场持续提供燃料。为此，该公司已下令在英格兰克兰菲尔德机场建设氢燃料设施。ZeroAvia计划250-300英里的起飞地点苏格兰奥克尼群岛将是第二个氢燃料仓库。

考虑到ZeroAvia的首次成功试飞，米夫塔霍夫意识到这一成就的重要性。他说:“今天的飞行是一系列里程碑事件中最新的一个，使零排放飞行的可能性更接近现实。”他说:“我们都希望航空业在疫情后能够站稳脚跟，实现绿色复苏，走向净零未来。如果没有零排放飞行的现实的商业选择，这是不可能实现的，我们最早将在2024年将这种选择推向市场。”

ZeroAvia的HyFlyer II

在HyFlyer I项目成功完成后，ZeroAvia开始实施下一阶段的氢燃料电池动力系统开发计划。2020年12月，该公司获得了英国政府ATI项目的1230万英镑(1630万美元)资助。

英国政府的资金将帮助ZeroAvia在2023年之前将一款19座的氢动力飞机推向市场。该公司将与EMEC和Aeristech合作，开发这架飞机的两个600kW动力系统。

两个600千瓦的动力系统单元将为ZeroAvia的19座飞机提供动力，取代飞机传统的双引擎。飞机还将配备氢燃料箱。最终，这些储罐将共同容纳100公斤的气态压缩氢。

压缩氢将为飞机预定在2024年进行的500英里飞行提供燃料。到2030年，该公司计划交付可容纳100名乘客、行程超过1000英里的氢电力动力系统。

ZeroAvia将管理飞机的硬件、软件和机械集成。该公司还将确保燃料电池的平衡工厂使认证。为确保项目各个阶段的准确性，航空、汽车和燃料技术专家正在为公司的工程师和技术人员提供专业知识。

两架多尼尔228飞机将为HyFlyer II动力系统开发工作提供平台。这款19座的主力飞机之前在美国和英国的地区市场服役。这说明了该技术对区域航线的适用性。

从这个角度来看，19座飞机在许多全球和地区市场上具有双重用途。每架飞机最多可容纳19名乘客，或者公司可以选择将其重新配置，用作货运飞机。维京航空公司的DHC-6双水獭和塞斯纳208大篷车都是这类飞机的非常成功的例子。ZeroAvia的氢电力动力系统与该尺寸范围内的所有飞机型号兼容。