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近日，工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局联合印发《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）》。《纲要》指出，发展绿色航空制造业是应对气候变化、实现航空产业可持续发展的必然要求。
《纲要》中提到，到2025年，氢能源飞机关键技术完成可行性验证，绿色航空基础设施不断夯实，形成一批标准规范和技术公共服务平台，有效支撑绿色航空生产体系、运营体系建设；积极布局氢能航空关键技术研发，加快储氢装置、动力装置等核心关键技术攻关，开展适用于氢能源飞机的新型结构布局技术研究；开展国产民用飞机的氢动力改装，推动氢能航空技术体系的论证试点；开展氢能相关标准前期论证，研究建立氢能航空标准体系；开展氢能航空适航审定技术预先研究，加速氢能航空发展等。
航空领域是能源消耗和碳排放的重要领域之一，占全球碳排放的2%，占运输行业总排放量的12%，正成为运输行业最大的单一排放来源。伴随着航空运输的发展，面临着日益严峻的环境压力和减排要求。早在20世纪50年代，美国、前苏联等国就开展了氢燃料飞机的试验，而随着技术发展和航空减排的要求，商用航空氢动力技术开始得到关注。
图1 航空业碳排放及减排趋势
氢能航空发展
在国际上，氢能航空动力已经成为航空业减碳发展的重要方向之一，许多国家和地区都在积极开展相关技术研究和示范应用，包括空中客车、易捷航空、美国通用氢能、美国环球氢能公司、GKN航空公司、英国航空航天技术研究院、Zero Avia、德国H2FLY等。
其中空中客车公司早在2016年就启动了氢动力相关试验研究，2020年9月，展示了应用氢燃料电池产生电力的三款名为“ZEROe”的零排放概念飞机。同年12月，空客公司公布了6个推进吊舱为主要特征的全新氢动力飞机构型。2022年2月22日，空客与CFM国际公司签署合作协议，假话于2035年前推出推出首款氢能客机。另外，另外空中客车已在我国江苏苏州建立氢动力飞机研发中心。
相较于国外， 我国氢能航空领域近年来也取得新进展，且在政策的支持下正加速推进。
我国先后发布了《“十四五”民用航空发展规划》、《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）》、《氢能产业标准体系建设指南（2023版）》等政策，积极探索燃料电池航空器等领域的应用，推动大型氢能航空器研发，不断提升交通领域氢能应用市场规模。各地方也积极探索氢能及燃料电池在航空领域的示范应用，广州市明确提出，到2030年燃料电池系统在汽车、船舶、航空等领域装机超过10万套。
2017年，由中科院大连化物所与辽宁通用航空研究院联合研制的我国首架有人驾驶氢燃料电池试验机在沈阳试飞成功；2019年，中国商飞“灵雀H”氢动力飞机在郑州成功试飞并于2023年展出新一代氢能技术验证机“灵雀M”；2021年，中国航发动研所与清华大学航空发动机研究院启动氢燃料发动机联合研究中心建设；2023年2月，辽宁通用航空研究院联合中国一汽研制的国内首款四座氢内燃机飞机验证机在沈阳某机场完成首飞。
氢能航空技术
目前，航空领域利用氢能提供动力的技术路线有三种：一种为使用氢燃料电池通过化学反应产生电能，驱动电动机产生推力；另一种为使用氢燃料内燃机，类似于传统汽油内燃机，但燃料改为液氢；还有一种与现有涡扇发动机的推进方式相仿，适用于更大重量的民航客机，原理是通过点燃更大流量的氢气以驱动涡轮、产生动力，从而使发动机获得更大的功率密度。
图2 氢涡轮和氢燃料电池在航空上的应用
我国氢能源航空面临的挑战
氢能源航空产业的发展与氢能产业发展关系密切，在技术与经济方面，以氢能为动力实现航空业脱碳仍要面对诸多挑战。
技术方面，目前氢燃料难以在飞机上大量且安全储存。目前的氢储运技术中只有高压气体或低温液体储罐技术可以用于航空业的氢燃料储存，但高压储氢占据空间较大，低温液态储氢储存条件苛刻。
另一方面，氢能源市场环境和经济性还有待改善，目前氢能作为建筑和交通运输业的燃料仍在试验阶段，生产成本较高，未能形成大规模商业化应用。
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