摘要：在碳排放成为全球关注焦点的今天，航空业也正面临前所未有的减碳压力。每一次长途飞行，不仅消耗大量航空煤油，还向大气中排放出巨量的二氧化碳和氮氧化物。于是，航空界开始寻找“绿色替代燃料”，而氢燃料飞机正悄然成为航空业“绿色革命”的焦点。

在碳排放成为全球关注焦点的今天，航空业也正面临前所未有的减碳压力。每一次长途飞行，不仅消耗大量航空煤油，还向大气中排放出巨量的二氧化碳和氮氧化物。于是，航空界开始寻找“绿色替代燃料”，而氢燃料飞机正悄然成为航空业“绿色革命”的焦点。

2007年的氢能自行车

氢和氧在太空航天飞机主引擎中燃烧，在最大推力下产生近乎无色的火焰

目前，航空运输约占全球碳排放的 2.5%~3%，而随着全球空中交通量逐年上升，这个数字仍在快速增长。

虽然汽车、电力等行业已陆续实现“低碳化”，但航空业却因为其对能量密度、动力可靠性、安全性要求极高，一直是“碳中和难度最大”的行业之一。

这就引出了氢——一种“零碳燃料”的希望之光。

简单说就是：将液态氢直接作为“新型航空燃料”进行燃烧，替代传统的航空煤油。技术路径类似现有喷气发动机，只不过燃烧的是氢而不是煤油。

这种方案的优点是：较容易与现有喷气发动机技术兼容，动力强劲，适合远程大型客机。

代表企业如空客，其提出的“ZEROe”概念机中，部分采用的就是这种燃氢发动机。

这是更“清洁”的路线：将氢注入燃料电池，产生电能，然后驱动电动螺旋桨推进器。 它本质上是一种电动飞机，只不过能源不是电池而是氢。

优点是：飞行过程不产生任何碳排放，仅排水蒸气，安静、环保。

但限制是：目前推力有限，仅适合小型飞机或短途航线。

氢动力的Tu-155原型机于 1988 年 4 月 15 日首次飞行

代表企业如ZeroAvia、Universal Hydrogen、德国的H2FLY，都在推进此类小型飞机的商业化。

无论是燃烧氢还是通过燃料电池发电，最终排放物都主要是水蒸气，基本实现了“碳零排放”。

氢的单位质量能量为120 MJ/kg，是汽油的3倍多。因此，从“轻”这个角度看，氢是非常优质的航空燃料。

相比电池（能量密度远远不足），氢能源更适合支撑远程航线，特别是大型洲际飞机。

虽然单位质量能量高，但氢的体积能量密度很低。即使采用液态氢（-253°C下储存），也远不及航空煤油，需要更大的油箱空间，严重影响机身布局。

液态氢必须在极低温下储存，航空地勤系统和飞机本身需要复杂的绝热技术，大幅增加成本和技术门槛。

公众对氢气的“易燃易爆”特性仍存在心理阴影，早年“兴登堡号飞艇爆炸”仍是航空史上的一块阴影。虽然现代氢技术已大为进步，但说服市场仍需时间。

加氢站、液氢工厂、航站储氢基础设施等，目前几乎完全缺失。若要实现大规模氢飞机运行，航空产业链需大洗牌。

氢动力波音幻影眼无人机于 2012 年 6 月 1 日首次飞行

尽管挑战重重，全球已有数家企业迈出实际飞行的步伐：

以氢燃料电池为动力的HY4于2016年首次飞行

业内普遍认为：短途氢燃料飞机将在2030年前后实现商用化，而大型洲际氢燃料客机要到2040年以后才有望普及。

在这之前，可能会出现一个“多元动力并存”的过渡时期：短途使用氢或电动，中远程仍靠传统航空燃油或可持续航空燃料（SAF）。

此外，随着可再生能源价格下降，未来“绿氢”（由太阳能或风电分解水产生的氢）将取代“灰氢”，真正实现航空碳中和。

氢燃料飞机不仅是科技的飞跃，更是应对气候危机的时代选择。尽管距离全面普及还有技术和成本的障碍，但从趋势来看，它正朝着“靠谱”一步步迈进。

历史上，每一次能源革命都伴随着挑战与质疑，而今天的氢燃料飞机，也许就是人类向碳中和天空迈出的第一步。

来源：大明科普