盡管電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)一直在努力控制二氧化碳的排放，但其他形式的交通工具仍然是溫室氣體的主要來(lái)源。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們正在對(duì)舊技術(shù)進(jìn)行改造，使其更加環(huán)保，比如在航運(yùn)中重新引入帆船，在航空中使用氫?，F(xiàn)在，在《ACS可持續(xù)化學(xué)&工程雜志》上發(fā)表的研究報(bào)告顯示，研究人員已經(jīng)使用計(jì)算機(jī)建模來(lái)研究氫動(dòng)力航空的可行性和挑戰(zhàn)。

　　該研究的合著者之一Dharik Mallapragada說(shuō)：“雖然氫能航空要大規(guī)模實(shí)現(xiàn)還有很長(zhǎng)的路要走，但我們希望我們對(duì)機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施的分析能夠用于優(yōu)先考慮開(kāi)發(fā)工作。”

　　根據(jù)國(guó)際能源署（International Energy Agency）的數(shù)據(jù)，近幾十年來(lái)，航空業(yè)與能源相關(guān)的二氧化碳排放量的增長(zhǎng)速度超過(guò)了鐵路、公路和航運(yùn)。為了減少這種增長(zhǎng)對(duì)氣候的潛在影響，科學(xué)家們正在改進(jìn)飛機(jī)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，并開(kāi)發(fā)低排放燃料，如氫，用于直接燃燒或?yàn)槿剂想姵靥峁﹦?dòng)力。氫氣作為燃料來(lái)源的吸引力在于它的使用不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，而且單位重量提供的能量比噴氣燃料多。為了了解從傳統(tǒng)噴氣燃料轉(zhuǎn)向氫燃料在航空領(lǐng)域的潛在影響，Anna Cybulsky、Mallapragada和同事們模擬了氫燃料在支線和短程渦輪螺旋槳飛機(jī)電氣化中的應(yīng)用。

　　研究人員計(jì)算出，對(duì)現(xiàn)有飛機(jī)進(jìn)行改裝的氫燃料箱和燃料電池的額外體積需要通過(guò)其他地方的重量減輕來(lái)抵消，例如減少飛機(jī)的有效載荷（貨物或乘客）。這可能意味著需要更多的飛行來(lái)運(yùn)送相同的有效載荷。然而，該團(tuán)隊(duì)的模型表明，燃料電池功率和燃料系統(tǒng)的重力指數(shù)（燃料重量與滿油箱重量的關(guān)系）的改進(jìn)可以消除減少有效載荷的需要，從而消除額外飛行對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)，他們指出，轉(zhuǎn)向氫動(dòng)力飛行可能會(huì)減少高達(dá)90%的航空業(yè)二氧化碳排放量。

　　比轉(zhuǎn)換航空燃料類(lèi)型更大的挑戰(zhàn)可能是——提供以低碳和經(jīng)濟(jì)有效的方式生產(chǎn)和分配氫氣所需的基礎(chǔ)設(shè)施。一種低碳生產(chǎn)方法使用天然氣重整（從甲烷氣體中提取氫氣）和碳捕獲相結(jié)合，但它需要使用二氧化碳基礎(chǔ)設(shè)施和封存場(chǎng)所。另一種綠色選擇是電解，它將水分解成氫和氧，可以通過(guò)使用核電站的電力或可再生資源來(lái)完成。但這意味著增加對(duì)電網(wǎng)的大量需求。Cybulsky及其同事指出，由于一個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)電價(jià)變化很大，因此將氫氣從低成本的生產(chǎn)設(shè)施運(yùn)輸?shù)阶罱K用戶可能更具成本效益。

　　由于這些原因，研究人員建議，氫基航空的推出可能會(huì)在條件有利的地方開(kāi)始，比如德國(guó)的漢堡或西班牙的巴塞羅那。支持在航空中使用氫所需的基礎(chǔ)設(shè)施也將使氫燃料更容易獲得，從而有利于其他行業(yè)的脫碳工作，包括公路運(yùn)輸和航運(yùn)。

　　作者特別感謝來(lái)自麻省理工學(xué)院能源倡議低碳能源存儲(chǔ)中心和未來(lái)能源系統(tǒng)中心的資助。

　?。ㄋ夭膩?lái)自：氫能新聞 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）