喷气发动机的轰鸣声是联系、全球商业和进步的声音。但几十年来，这种声音以牺牲我们的环境为代价。航空业正处于十字路口，面临巨大的脱碳压力。作为一家生产工业气体的工厂的老板，我，艾伦，在决定未来的技术变革中处于最前沿。最令人兴奋的事情之一是氢动力航空的发展。本文是为像沉马克这样的商业领袖而写的，他们敏锐、果断，并且总是在寻找下一个重大机会。这是对世界的深入探索 液态氢 作为 航空 燃料，将复杂的科学分解为实际的商业见解。我们将探讨技术、挑战，以及为什么这种转变对工业气体供应链中的人员来说是一个巨大的机遇。

为什么航空业正在寻找煤油的替代燃料？

半个多世纪以来， 航空业 几乎完全依赖喷气机 燃料 从煤油中提取。它能源密集、相对稳定，我们围绕它建立了庞大的全球基础设施。然而，对环境的影响是不可否认的。目前，航空业约占全球二氧化碳排放量的 2.5%，但由于氮氧化物 (NOx) 和凝结尾迹等其他影响，航空业对气候变化的贡献更大。随着全球可持续发展压力不断加大，航空公司和 飞机 制造商知道，维持现状已不再是一种选择。

监管机构和消费者都要求更清洁的飞行方式。这引发了一场寻找可行的竞赛 替代燃料。虽然可持续航空等选项 燃料 （SAF）通过回收现有碳提供了短期解决方案，但它们并没有从源头消除排放。最终目标是零排放飞行，这就是氢气的用武之地。向新能源的过渡 飞机 不仅仅是环境的需要；这是一场将重塑整个行业的技术革命 航天 部门。对于供应链中的企业来说，了解这种转变是利用这种转变的第一步。

对清洁飞行的追求正在突破 航空航天技术。挑战是找到一个 燃料 可以为大型商业提供动力 飞机 跨越遥远的距离而不产生温室气体。电动电池，虽然非常适合汽车，但可能非常小 短程飞机，根本不具备所需的能量密度 远程飞机。这是根本问题 氢能源 正准备解决。业界正在积极探索各种 飞机概念 由氢提供动力，标志着未来飞行的明确方向。

是什么让液氢成为有前景的飞机燃料？

那么，为什么人们对氢如此兴奋呢？答案在于其令人难以置信的能量含量。按质量计算， 氢燃料 能量是传统喷气式飞机的近三倍 燃料。这意味着 飞机 理论上可以用更少的钱行驶相同的距离 燃料 重量。当氢气用于 燃料电池，唯一的副产品是水，使其成为使用时真正的零排放解决方案。这是一个游戏规则改变者 航空 世界。

选择将氢气储存为压缩气体还是低温液体是至关重要的 航天 工程师。尽管 气态氢 在常温下处理起来比较简单，密度不是很大。储存足够的 气态氢 为了进行一次有意义的飞行，您将需要巨大而沉重的油箱，这对于飞机来说是不切实际的 飞机. 液氢 另一方面，(LH2) 的密度要大得多。通过将氢气冷却到极冷的 -253°C (-423°F)，它会变成液体，从而可以在给定体积中存储更多的能量。这种密度使得 液态氢燃料 为未来媒介和动力提供动力的领先候选人 远程飞机.

从我作为供应商的角度来看， 液态氢 是巨大的。我们已经是生产和处理高纯度气体的专家。面临的挑战 氢气液化 和存储很重要，但它们是工程问题，正在由像美国这样的地方的聪明人解决 德国航空航天中心。这 氢的好处其高能量含量和清洁燃烧的特性远远超过了困难。这个强大的 燃料 是实现可持续长途航空旅行的关键。

液氢燃料系统如何为飞机提供动力？

想象一个 液氢燃料系统 在一个 飞机 看起来像科幻小说，但核心概念非常简单。系统主要有四个部分： 存储 坦克， 这 燃料 分配网络、汽化装置和推进系统。这一切都始于高度绝缘的低温 油箱 哪里的 液态氢 储存于-253°C。存储一个 燃料 在这个温度下 飞机 这是一项重大工程壮举，需要先进的材料和真空隔热来防止液体沸腾。

从 液态氢储存 坦克, 低温 燃料 通过绝缘管道网络泵送。在可以使用之前， 液态氢 必须转化回气体。这发生在热交换器中，它仔细地加热 燃料。这 氢气 然后被输入推进系统。整个 氢燃料系统 必须经过精心设计，重量轻，在从起飞到着陆的苛刻飞行条件下极其安全可靠。

这就是工业气体专业知识变得至关重要的地方。这些产品的设计和制造 飞机系统 需要对低温学和气体处理有深入的了解。我们在地面上安全储存和运输散装气体所使用的相同原理正在适应地球的独特环境。 飞机。像我们这样提供工业气体的公司是这一发展的重要合作伙伴，确保高纯度的可靠供应 氢 可用于这些令人难以置信的新产品的研究、开发和最终操作 飞机.

氢燃烧和氢燃料电池推进有什么区别？

当人们谈论 氢动力飞机，他们通常指两种主要技术之一：直接 氢气燃烧 或者 氢燃料电池。两个都 使用氢气 作为主要的 燃料，但它们以非常不同的方式将其能量转化为推力。对于这个行业的任何人来说，理解其中的区别都很重要。

氢气燃烧 更多的是一个进化的步骤。它涉及调整当前的喷气发动机以燃烧 氢燃料 而不是煤油。主要优点是它利用现有的发动机技术，有可能加快开发速度。然而，燃烧氢气虽然消除了二氧化碳排放，但在高温下仍然会产生氮氧化物（NOx），这也是有害污染物。这 德国航空航天公司 中心 (DLR) 正在积极研究减少这些发动机中氮氧化物形成的方法。双方正在考虑采用这种方法 短程飞机 和更大的飞机。

氢燃料电池 另一方面，技术是革命性的一步。在一个 燃料电池系统空气中的氢气和氧气通过电化学反应结合产生电力，水和热量是唯一的副产品。然后，这些电力为驱动螺旋桨或风扇的电动机提供动力。这 燃料电池推进系统 完全不含二氧化碳和氮氧化物。该技术比燃烧更安静且可能更高效。许多专家认为 由燃料电池提供动力的飞机 是真正清洁的最终目标 航空.

这是一个简单的细分：

空客等巨头正在探索这两条道路，他们的目标是将氢 到2035年飞机。发展先进 燃料电池技术 是整个项目的重点关注领域 航空航天工业.

使用氢作为航空燃料的主要障碍是什么？

通往的路 氢动力航空 令人兴奋，但也并非没有挑战。根据我在天然气行业的经验，我知道处理氢气，尤其是 液态氢，需要精确性和对安全的高度尊重。对于 航天 部门，这些挑战被放大。第一个也是最重要的障碍是存储。 氢气需要 很大的空间，即使是稠密的液体。一个 液氢罐 在一个 飞机 需要比煤油大四倍左右 油箱 保持相同的能量。

这种尺寸要求会产生多米诺骨牌效应 飞机设计。这些大型、圆柱形或保形储罐很难融入现代传统的“管翼”形状。 飞机。此外，低温温度为 液态氢 需要一种“罐中罐”设计，称为杜瓦瓶，具有用于隔热的真空层。这些 氢气罐 系统复杂且增加重量，这始终是系统的敌人 飞机 效率。确保这些低温的长期可靠性和安全性 燃料 数百万次飞行周期中的系统是研究人员的首要任务。

超越 飞机 就其本身而言，建立一个全球性的 氢基础设施。机场需要彻底重新设计，以安全地存储和转移大量的货物 液态氢。这包括开发新的加油技术、泄漏检测系统和安全协议。我们还需要扩大规模 氢气生产 戏剧性地，确保它是使用可再生能源生产的“绿色”氢气。从与客户的交谈中我知道物流是一个主要问题。对于像马克这样的企业主来说， 氢气分布 从生产工厂到机场的网络与天然气本身的质量同样重要。

飞机设计将如何发展以适应氢燃料系统？

的独特属性 液态氢燃料 意味着 飞机 明天的情况可能与今天看起来非常不同。集成庞大的低温燃料箱是推动新技术发展的核心挑战 飞机设计 概念。工程师们不能仅仅用氢气代替机翼中的煤油；物理学不允许。机翼的厚度不足以容纳大型绝缘圆柱形储罐。

这导致了多项创新 飞机概念。一种流行的想法是放置两个大的 氢 坦克位于机身后部 飞机，位于客舱后面。这保持了相对传统的空气动力学形状，但减少了乘客或货物的空间。另一个未来概念是“混合翼身”（BWB），其中机身和机翼集成到一个单一的宽结构中。这种形状提供了更多的内部容积，非常适合容纳大型 液氢罐 系统而不影响乘客空间。这种设计还可以提供显着的空气动力学优势。

推进系统也会影响 飞机的设计。一个 飞机动力 经过 氢气燃烧 可能拥有看起来与今天相似的引擎，但它们会更大并且针对燃烧进行了优化 氢燃料。对于一个 由燃料电池提供动力的飞机，设计可以更激进。多个较小的电风扇可以沿着机翼分布以提高效率，这一概念称为分布式推进。这是一个激动人心的时刻 航空航天技术，其中需要新的 燃料 正在开启创意高效的新时代 飞机 设计。每一个新的 飞机技术 让我们更接近可持续发展的目标 航空.

哪些航空航天先驱正在使氢飞机成为现实？

这 过渡到氢 不仅仅是理论练习；主要参与者在 航空航天工业 正在投资数十亿美元来实现这一目标。空中客车公司一直是一个直言不讳的领导者，推出了其 ZEROe 概念，其雄心勃勃的目标是推出第一个零排放商业广告 到2035年飞机。他们都在探索 氢气燃烧 和 燃料电池 不同的途径 飞机 尺寸。他们的承诺向整个供应链发出了强有力的信号：氢革命即将到来。

在英国， 航天技术研究所 (ATI) 正在资助众多项目，包括开发 演示飞机。最令人兴奋的项目之一是由 克兰菲尔德航空航天解决方案，正在努力改装一辆小型 9 座 Britten-Norman Islander 支线飞机 运行在 氢燃料电池 系统。这个项目涉及到一个实际的 飞行测试，对于获得氢的实际经验和监管批准至关重要 飞机系统。这些较小规模的项目是获得认证的重要垫脚石 氢推进 对于较大的 客机.

其他公司也取得了重大进展。 ZeroAvia 已经进行了小型飞机的试飞 飞机动力 由一个 氢燃料电池 系统。在我的工作中，我们看到对这些研发工作的高纯度气体的询问越来越多。从用于制造轻质复合罐的专用气体到 氩气 焊接先进合金所需的 飞机发动机，整个生态系统正在摩拳擦掌。这些创新型企业之间的合作 航天 公司和工业气体行业对于成功至关重要 过渡到氢.

气体纯度对于氢燃料电池技术有多重要？

这是一个直接影响我的业务和我的客户的业务的问题。为了 氢气燃烧 发动机，纯度 氢燃料 很重要，但是对于 氢燃料电池技术，这绝对是至关重要的。一个 燃料电池堆 是一种高度敏感的设备。它的工作原理是让氢气通过铂催化剂，而铂催化剂极易受到污染。

小至百万分之几的杂质（例如硫、氨或一氧化碳）都会使催化剂中毒。这个过程被称为催化剂降解，永久地减少 燃料电池的 性能和寿命。对于一个 飞机在可靠性至关重要的情况下，使用低于超高纯度氢气的任何物质都不是一种选择。这就是为什么 ISO 14687 等国际标准规定了严格的纯度水平 氢燃料。满足这些标准需要先进的生产和纯化技术。

这就是供应商的专业知识成为关键卖点的地方。我总是向我的合作伙伴强调，质量控制不仅仅是一个需要检查的方框；它还包括了质量控制。这是我们业务的基础。对于任何想要供应未来的人 氢航空 市场上，能够保证和证明您产品的纯度是不容谈判的。对于一个 液体驱动的电动飞机 氢 燃料电池，其中整个 飞机推进 系统的质量取决于 燃料。作为拥有多条生产线的工厂，我们有专门的流程来确保我们的每一批产品 散装高纯度特种气体 满足或超过这些国际标准，提供了可靠性 航天 部门要求。

需要什么样的氢基础设施来支持全球船队？

一个 飞机 只是等式的一部分。为了 氢动力航空 成为现实，大规模的、全球性的 氢基础设施 必须建造。这是对全球机场网络原有建设规模的挑战。机场需要成为能源中心，能够生产或接收、储存和分配大量能源 液态氢.

这涉及到建造大规模的 氢气液化 工厂位于机场或附近。 低温氢气 然后将被储存在现场的大型、高度绝缘的储罐中。从那时起，将需要专门为低温流体设计的新一代加油卡车或消防栓系统来为每个加油站提供服务。 飞机。安全是第一要务。整个基础设施，从 氢气生产 设施到连接到的喷嘴 飞机系统，必须设计有冗余的安全功能来处理这种强大的 燃料.

物流挑战是巨大的，但它也代表着巨大的商机。这将需要对管道、低温运输船和储存设施进行投资。专门从事低温设备的公司，例如制造商 低温绝热气瓶，将会看到巨大的需求。对于像马克这样的采购官员来说，这意味着现在与了解两者复杂性的供应商建立关系 液态和气态氢。在未来的供应链中占据一席之地意味着要考虑整个生态系统，而不仅仅是 燃料 本身。

您准备好在航空航天领域向氢过渡了吗？

这 过渡到氢 在 航空 行业不再是“是否”的问题，而是“何时”的问题。在环境需求、监管压力和技术创新的推动下，这一势头正在形成。对于商界领袖来说，这是一个机遇时刻。这种转变将创造新的市场并需要新的专业知识。能够可靠供应高纯度的公司 氢，提供物流解决方案，并了解严格的质量要求 航天 行业将蓬勃发展。

作为在工业气体行业工作多年的人，我亲眼目睹了新技术如何创造新的领导者。成功的公司是那些预见到变化并为此做好准备的公司。首先教育你自己和你的团队 氢技术。了解之间的区别 燃料电池 和燃烧，以及纯度的关键作用。开始评估您的供应链合作伙伴。他们是否拥有为客户服务的技术专长和质量认证？ 航天 市场？他们能否处理交付产品的物流，例如 液态氢?

这是一个长期的游戏。第一个 以液氢为动力的飞行 达到商业规模还需要大约十年的时间。但今天已经奠定了基础。研究正在进行，原型正在构建，供应链正在形成。现在是时候提出正确的问题并将您的企业定位为清洁的一部分 航空 革命。飞行的未来正在起飞，它将是 以氢为动力.

要点

• 急需： 这 航空业 正在积极寻求喷气机的零排放替代品 燃料， 和 液态氢 成为中长期的主要候选者 飞机.
• 两条通往权力的道路： 氢推进 主要使用两种方法：直接 氢气燃烧 改进的喷气发动机和高效 氢燃料电池 发电。
• 存储是主要挑战： 最大的工程障碍是存储庞大的低温 液态氢 在一个 飞机，这需要大型、高度绝缘的油箱，并将导致新的 飞机设计.
• 纯度至关重要： 为了 氢燃料电池 对于系统来说，超高纯度氢气不仅仅是一种选择，也是防止损坏敏感催化剂的必要条件。
• 基础设施是关键： 成功的转型需要建立大规模的全球基础设施 氢气生产、液化、储存和机场加油。
• 商业机会： 转变为 氢航空 为整个工业气体供应链（从生产到物流和设备制造）的企业创造了巨大的机会。