近日，工業和信息化部、科學技術部、財政部、中國民用航空局聯合印發《綠色航空制造業發展綱要（2023-2035年）》。《綱要》指出，發展綠色航空制造業是應對氣候變化、實現航空產業可持續發展的必然要求。
《綱要》中提到，到2025年，氫能源飛機關鍵技術完成可行性驗證，綠色航空基礎設施不斷夯實，形成一批標準規范和技術公共服務平臺，有效支撐綠色航空生產體系、運營體系建設；積極布局氫能航空關鍵技術研發，加快儲氫裝置、動力裝置等核心關鍵技術攻關，開展適用于氫能源飛機的新型結構布局技術研究；開展國產民用飛機的氫動力改裝，推動氫能航空技術體系的論證試點；開展氫能相關標準前期論證，研究建立氫能航空標準體系；開展氫能航空適航審定技術預先研究，加速氫能航空發展等。

航空領域是能源消耗和碳排放的重要領域之一，占全球碳排放的2%，占運輸行業總排放量的12%，正成為運輸行業最大的單一排放來源。伴隨著航空運輸的發展，面臨著日益嚴峻的環境壓力和減排要求。早在20世紀50年代，美國、前蘇聯等國就開展了氫燃料飛機的試驗，而隨著技術發展和航空減排的要求，商用航空氫動力技術開始得到關注。

圖1 航空業碳排放及減排趨勢

氫能航空發展
在國際上，氫能航空動力已經成為航空業減碳發展的重要方向之一，許多國家和地區都在積極開展相關技術研究和示范應用，包括空中客車、易捷航空、美國通用氫能、美國環球氫能公司、GKN航空公司、英國航空航天技術研究院、Zero Avia、德國H2FLY等。
其中空中客車公司早在2016年就啟動了氫動力相關試驗研究，2020年9月，展示了應用氫燃料電池產生電力的三款名為“ZEROe”的零排放概念飛機。同年12月，空客公司公布了6個推進吊艙為主要特征的全新氫動力飛機構型。2022年2月22日，空客與CFM國際公司簽署合作協議，假話于2035年前推出推出首款氫能客機。另外，另外空中客車已在我國江蘇蘇州建立氫動力飛機研發中心。
相較于國外， 我國氫能航空領域近年來也取得新進展，且在政策的支持下正加速推進。
我國先后發布了《“十四五”民用航空發展規劃》、《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035年）》、《氫能產業標準體系建設指南（2023版）》等政策，積極探索燃料電池航空器等領域的應用，推動大型氫能航空器研發，不斷提升交通領域氫能應用市場規模。各地方也積極探索氫能及燃料電池在航空領域的示范應用，廣州市明確提出，到2030年燃料電池系統在汽車、船舶、航空等領域裝機超過10萬套。
2017年，由中科院大連化物所與遼寧通用航空研究院聯合研制的我國首架有人駕駛氫燃料電池試驗機在沈陽試飛成功；2019年，中國商飛“靈雀H”氫動力飛機在鄭州成功試飛并于2023年展出新一代氫能技術驗證機“靈雀M”；2021年，中國航發動研所與清華大學航空發動機研究院啟動氫燃料發動機聯合研究中心建設；2023年2月，遼寧通用航空研究院聯合中國一汽研制的國內首款四座氫內燃機飛機驗證機在沈陽某機場完成首飛。

氫能航空技術

目前，航空領域利用氫能提供動力的技術路線有三種：一種為使用氫燃料電池通過化學反應產生電能，驅動電動機產生推力；另一種為使用氫燃料內燃機，類似于傳統汽油內燃機，但燃料改為液氫；還有一種與現有渦扇發動機的推進方式相仿，適用于更大重量的民航客機，原理是通過點燃更大流量的氫氣以驅動渦輪、產生動力，從而使發動機獲得更大的功率密度。

圖2 氫渦輪和氫燃料電池在航空上的應用

我國氫能源航空面臨的挑戰
氫能源航空產業的發展與氫能產業發展關系密切，在技術與經濟方面，以氫能為動力實現航空業脫碳仍要面對諸多挑戰。
技術方面，目前氫燃料難以在飛機上大量且安全儲存。目前的氫儲運技術中只有高壓氣體或低溫液體儲罐技術可以用于航空業的氫燃料儲存，但高壓儲氫占據空間較大，低溫液態儲氫儲存條件苛刻。
另一方面，氫能源市場環境和經濟性還有待改善，目前氫能作為建筑和交通運輸業的燃料仍在試驗階段，生產成本較高，未能形成大規模商業化應用。