氫動力飛行的可能性意味著無化石燃料旅行的機會更多，而實現這一目標的技術進步正在快速推進。瑞典查爾姆斯理工大學的最新研究表明，到 2045 年，幾乎所有半徑 750 英里(1200 公里)內的空中旅行都可以使用氫動力飛機進行，而隨著目前正在開發的新型熱交換器，這一范圍可能會進一步擴大。

“如果一切順利，氫動力飛行的商業化現在可以非常快速地進行。最早在 2028 年，瑞典的第一批商業氫動力飛行就可能在空中飛行，”查爾姆斯理工大學教授、查爾姆斯理工大學 TechForH2* 能力中心主任 Tomas Grönstedt 表示。

其中一些技術進步可以在查爾姆斯風洞中看到，研究人員在這里使用尖端設備測試氣流條件。在這里，人們正在開發更節能的發動機，為重型車輛安全高效的氫動力飛行鋪平道路。

北歐短程氫動力航空的未來

對于氫動力航空來說，短程和中程飛行是最接近實現的。查爾姆斯理工大學最近發表的一項研究表明，到 2045 年，氫動力飛行有潛力滿足 97% 的北歐內部航線和 58% 的北歐客運量的需求。

在這項研究中，研究人員假設最大飛行距離為 750 英里，并使用適合氫動力的現有飛機模型。這項研究由 Tomas Grönstedt 研究小組的博士生 Christian Svensson 領導，還展示了一種新型燃料箱，它可以容納足夠的燃料，隔熱性能足以容納超冷液態氫，同時比當今的化石燃料箱系統更輕。

新型熱交換器可提高燃油效率

熱交換器是氫動力航空的重要組成部分，也是技術進步的關鍵部分。為了保持燃料系統的輕量化，氫氣需要呈液態。這意味著氫氣在飛機中保持超冷狀態，通常約為 -250 攝氏度。通過從噴氣發動機的熱排氣中回收熱量，并通過在戰略位置冷卻發動機，它們變得更加高效。為了在超冷氫氣和發動機之間傳遞熱量，需要新型熱交換器。

為了應對這一挑戰，查爾姆斯理工大學的研究人員多年來一直在努力開發一種全新的熱交換器。該技術目前正由合作伙伴 GKN Aerospace 申請專利，利用氫氣的低儲存溫度來冷卻發動機部件，然后利用廢氣中的廢熱在燃料注入燃燒室之前將其預熱數百度。

“溫度每升高一度，燃料消耗就會減少，航程也會增加。我們能夠證明，配備新型熱交換器的短途和中程飛機可以減少近 8% 的燃料消耗。考慮到飛機發動機是一項成熟且完善的技術，從單個部件實現這一效果已經非常好了，”查爾姆斯大學流體力學系副教授、這項研究的作者之一卡洛斯·西斯托 (Carlos Xisto) 說道。

研究人員還指出，通過進一步優化，普通空客 A320 商用飛機中的這種熱交換器技術可以將航程提高多達 10%，相當于哥德堡-柏林航線(約 450 英里)。

盡管面臨挑戰，瑞典仍承諾進行大規模投資

政府、大學和私營公司正在廣泛合作，為未來的氫動力航空開發解決方案。在瑞典，創新集群瑞典氫能開發中心 (SHDC) 匯集了關鍵參與者，包括行業領袖和學術專家。在最近的 SHDC 研討會上，查爾姆斯大學的研究人員介紹了他們的工作，幾家商業公司表示將在未來幾年對氫動力飛行進行重大投資。雖然這項技術已經很先進，但挑戰在于需要大量投資，以及開發基礎設施、商業模式和合作伙伴關系，以便能夠生產、運輸和儲存氫氣，從而實現向氫動力飛行的過渡。預計完全過渡每年將需要約 1 億噸綠色氫氣。

“業界預計，到 2050 年，全球 30-40% 的航空業將由氫動力驅動。未來幾年，我們很可能需要混合使用電力、對環境危害較小的電動噴氣燃料和氫氣的飛機。但每架能夠由可再生能源氫氣驅動的飛機都會減少二氧化碳排放，”Tomas Grönstedt 說道。

TechForH2 內部擁有應對氫能挑戰的良好條件，而且憑借 1.62 億瑞典克朗(相當于 1550 萬美元)的預算，該能力中心可以為連接氫能和重型運輸的多個不同研究領域的發展做出貢獻。