通用航空 綠色航空 氫燃料

字?jǐn)?shù): 4356 閱讀: 15 分鐘 來源:易氫動力

在國家“雙碳”戰(zhàn)略引領(lǐng)下，綠色航空正成為航空業(yè)發(fā)展的必然趨勢。氫能作為清潔能源的重要代表，有望在航空領(lǐng)域引發(fā)一場深刻的技術(shù)變革。

尤其在無人機(jī)、電動垂直起降飛行器（eVTOL）等新興航空領(lǐng)域，氫燃料電池技術(shù)的應(yīng)用備受關(guān)注。當(dāng)前行業(yè)普遍聚焦于幾個關(guān)鍵議題：該技術(shù)能否真正突破電動航空器在續(xù)航、載重及環(huán)境適應(yīng)性方面的瓶頸？其成熟度是否足以支撐規(guī)模化商用？在未來城市空中交通與支線物流等場景中，氫能航空又面臨哪些實際挑戰(zhàn)與發(fā)展路徑？

帶著這些疑問，通航在線記者近日專訪了清研易氫能源科技（常州）有限公司（以下簡稱“易氫動力”）——一家核心技術(shù)團(tuán)隊源自清華大學(xué)的氫能動力企業(yè)。董事長張科勛圍繞上述問題，從技術(shù)突破、應(yīng)用實踐與產(chǎn)業(yè)前景三大維度，系統(tǒng)分享了易氫動力在航空氫燃料電池領(lǐng)域的探索與戰(zhàn)略布局。

張董您好，易氫動力的核心團(tuán)隊和技術(shù)源于清華大學(xué)。清華大學(xué)在氫燃料電池領(lǐng)域深耕多年，是什么促使您選擇聚焦于"航空新能源動力"這一極具挑戰(zhàn)性的賽道進(jìn)行創(chuàng)業(yè)？

易氫動力

張科勛

選擇航空動力這條高難度賽道，是基于三方面深度考量。

首先是時代機(jī)遇。"雙碳"目標(biāo)是國家重大戰(zhàn)略，航空行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型勢在必行。相較于在地面交通等已經(jīng)相對擁擠的賽道上競爭，我們更愿意投身于航空氫能這片亟待開拓的"藍(lán)海"，填補(bǔ)國內(nèi)在這一戰(zhàn)略新興領(lǐng)域的技術(shù)空白。

其次是技術(shù)自信。公司核心團(tuán)隊與技術(shù)基石源于清華大學(xué)在燃料電池領(lǐng)域二十余年的深厚積累。這份積累讓我們對氫能技術(shù)的潛力邊界有著更深刻的理解。雖然將這項技術(shù)應(yīng)用于航空領(lǐng)域工程化挑戰(zhàn)極大，但恰能發(fā)揮我們在材料科學(xué)、系統(tǒng)集成、控制算法等方面的創(chuàng)新優(yōu)勢，真正釋放該技術(shù)的最大潛能。

最重要的是一份使命感。我們創(chuàng)業(yè)不是為了重復(fù)已有的成果，而是希望將實驗室的前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化為驅(qū)動產(chǎn)業(yè)變革的現(xiàn)實力量，為國家在航空新能源這一戰(zhàn)略領(lǐng)域打造自主可控的核心競爭力。

機(jī)遇、能力與責(zé)任的三重驅(qū)動，共同促使我們做出了這個具有挑戰(zhàn)性但極具意義的選擇。

您認(rèn)為氫燃料電池動力系統(tǒng)相比鋰電池或傳統(tǒng)航空燃料等其他動力路徑，在解決當(dāng)前航空器（尤其是無人機(jī)、未來eVTOL等）動力系統(tǒng)面臨的續(xù)航、載重、環(huán)境適應(yīng)性等核心痛點方面，具有哪些獨特且不可替代的優(yōu)勢？

易氫動力

張科勛

氫燃料電池技術(shù)為航空器動力系統(tǒng)提供了一條極具潛力的高性能技術(shù)路徑，其獨特優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個維度：

能量密度優(yōu)勢

氫氣的質(zhì)量能量密度高達(dá)142MJ/kg，是汽油的3倍、鋰電池的100多倍。這一根本性優(yōu)勢使氫燃料電池系統(tǒng)能夠在相同重量下提供更長的續(xù)航時間和更高的有效載荷，從根本上解決了電動航空器"續(xù)航與載重難以兼得"的核心矛盾。

環(huán)境適應(yīng)性

氫燃料電池系統(tǒng)在-40°C至50°C的寬溫范圍內(nèi)均能穩(wěn)定運行，其低溫冷啟動性能和功率輸出穩(wěn)定性表現(xiàn)卓越，有效拓展了飛行器在高緯度、高海拔等苛刻環(huán)境下的作業(yè)能力。相比之下，鋰電池在低溫環(huán)境下性能衰減嚴(yán)重。

運營效率

氫燃料電池的加氫時間通常在10分鐘內(nèi)，遠(yuǎn)快于鋰電池數(shù)小時的充電時間，這大幅提升了航空器的日利用率，對商業(yè)化運營具有決定性意義。

這些獨特優(yōu)勢，使氫燃料電池成為推動電動航空從短距離、輕載荷場景邁向長航程、重載荷工業(yè)級應(yīng)用的關(guān)鍵賦能技術(shù)。

"高功率密度、高能量密度、高環(huán)境適應(yīng)性"是易氫動力在航空及特種場景氫燃料電池動力系統(tǒng)上取得的關(guān)鍵突破。能否請您具體解釋一下貴司在這些"三高"性能指標(biāo)上，對比傳統(tǒng)航空動力和現(xiàn)有新能源解決方案，實際達(dá)到了怎樣的水平?

易氫動力

張科勛

目前，我們的產(chǎn)品已在“高能量密度、高功率密度、高環(huán)境適應(yīng)性”這三項關(guān)鍵性能上達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先的水平。

在能量密度方面，通過輕量化內(nèi)膽與高強(qiáng)度碳纖維纏繞，系統(tǒng)儲氫密度提升至 10%wt 以上，全系統(tǒng)能量密度達(dá)到傳統(tǒng)鋰電池的2~3倍，這意味著單次加氫可支持航空器持續(xù)飛行超過6小時，續(xù)航能力相比鋰電池實現(xiàn)翻倍提升。

在功率密度方面，基于超薄鈦金屬雙極板電堆和高度集成的輕量化輔件系統(tǒng)，我們實現(xiàn)了航空動力系統(tǒng)的極致輕量化。當(dāng)前系統(tǒng)功率密度已突破1kW/kg，部分型號可達(dá)1.2kW/kg，顯著優(yōu)于行業(yè)內(nèi)普遍0.6~0.8kW/kg的水平。

在環(huán)境適應(yīng)性方面，產(chǎn)品已通過高原、低溫等嚴(yán)苛環(huán)境的實際驗證，能在-40°C至50°C的寬溫范圍內(nèi)穩(wěn)定運行，支持最高8000米海拔的全空域飛行。尤其在5000米高海拔條件下，性能衰減控制在15%以內(nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)常見的30%~40%的衰減幅度。

總的來說，我們的技術(shù)正在推動新能源航空從“能夠起飛”的基礎(chǔ)階段，邁向“飛得穩(wěn)、飛得久、飛得遠(yuǎn)”的新發(fā)展層次。

我們了解到易氫動力在智能巡檢和貨運物流等場景已有成熟應(yīng)用。能否以自研產(chǎn)品為例，詳細(xì)介紹搭載貴司氫燃料電池動力系統(tǒng)的航空器，在實際作業(yè)中相較于傳統(tǒng)方案，在單次作業(yè)航程、航時、載重、特殊環(huán)境可靠性等方面，帶來了哪些量化的性能提升？

易氫動力

張科勛

在與合作伙伴共同推進(jìn)的氫能無人機(jī)項目中，我們的技術(shù)在實際運行中取得了多項關(guān)鍵突破，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

在續(xù)航能力上，搭載我們風(fēng)冷燃料電池系統(tǒng)的氫動力無人機(jī)，單次飛行時間從鋰電池機(jī)型的2-4小時大幅提升至30小時，航程也從原來的200-300公里擴(kuò)展至1500公里，實現(xiàn)了5到7倍的跨越式增長。

在載荷方面，同等起飛重量下，無人機(jī)的有效載荷比提升了40%至60%。以某型大型巡檢無人機(jī)為例，在維持4小時續(xù)航的基礎(chǔ)上，其可搭載的巡檢設(shè)備重量從15公斤增加至25公斤，顯著增強(qiáng)了任務(wù)能力。

氫能無人機(jī)加氫僅需5-10分鐘，遠(yuǎn)低于鋰電池動輒數(shù)小時的充電時間。這一改進(jìn)使日作業(yè)效率提升2到3倍，特別適合應(yīng)急響應(yīng)、高強(qiáng)度連續(xù)作業(yè)等對時效要求嚴(yán)苛的場景。

在極端環(huán)境適應(yīng)性上，系統(tǒng)在-30℃的低溫條件下仍可正常啟動并穩(wěn)定運行，在5000米高海拔區(qū)域性能衰減控制在15%以內(nèi)，表現(xiàn)出優(yōu)于鋰電池的廣泛適用性。

這些實實在在的性能提升，使氫能無人機(jī)在電力巡檢、管道監(jiān)測、森林防火、海事搜救等專業(yè)領(lǐng)域，展現(xiàn)出越來越不可替代的應(yīng)用價值。

這些技術(shù)提升對解決"巡檢時間短、響應(yīng)慢、成本高"或"貨運物流要求長續(xù)航與大載重并重"等核心行業(yè)痛點，起到了怎樣的關(guān)鍵作用?

易氫動力

張科勛

我們的技術(shù)突破針對性地解決了行業(yè)的核心痛點：

解決巡檢效率瓶頸

傳統(tǒng)電動無人機(jī)受續(xù)航限制，往往需要多次起降才能完成大范圍巡檢，不僅效率低下，還增加了人員調(diào)度和設(shè)備運輸成本。我們的氫能系統(tǒng)支持單次12-30小時連續(xù)巡檢，可覆蓋500-1500公里的線性距離，將原本需要一周完成的巡檢任務(wù)壓縮至1-2天，人員成本和設(shè)備折舊成本降低60-70%。

提升應(yīng)急響應(yīng)能力

在森林防火、海上救援等應(yīng)急場景中，快速加氫能力確保了設(shè)備的高持續(xù)可用性。相比傳統(tǒng)方案需要數(shù)小時充電等待，氫能系統(tǒng)10分鐘加氫即可重新出動，響應(yīng)時間縮短80%以上，這在爭分奪秒的應(yīng)急救援中具有生命攸關(guān)的意義。

破解貨運載重續(xù)航矛盾

傳統(tǒng)電動貨運無人機(jī)面臨"載重大則續(xù)航短，續(xù)航長則載重小"的根本性矛盾。氫燃料電池的高能量密度特性從物理層面破解了這一矛盾，使得大載重長續(xù)航成為可能。以末端物流配送為例，采用我們的氫動力系統(tǒng)的貨運無人機(jī)支持50kg載重飛行50公里，或25kg載重飛行100公里，為構(gòu)建立體化物流網(wǎng)絡(luò)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

降低全生命周期成本

雖然氫能系統(tǒng)初期投入較高，但其高效率、長壽命、低維護(hù)的特性使得在高強(qiáng)度使用場景下的單位作業(yè)成本反而更低。經(jīng)測算，在年飛行時間超過800小時的專業(yè)應(yīng)用中，氫能方案的綜合成本比傳統(tǒng)方案低20-30%。

eVTOL城市空中交通、支線物流航空等被視為氫能航空的重要應(yīng)用方向。在您看來，氫燃料電池動力系統(tǒng)在滿足這些未來航空器動力需求方面，還面臨哪些關(guān)鍵挑戰(zhàn)?易氫動力在這些方向上的技術(shù)儲備和解決方案進(jìn)展如何?

易氫動力

張科勛

氫燃料電池動力系統(tǒng)憑借其高能量密度、零排放和快速補(bǔ)能特性，確實是滿足eVTOL和支線物流等未來航空器對長續(xù)航、大載重、高安全、零排放核心需求的最優(yōu)技術(shù)路徑之一。

當(dāng)前面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)主要集中在四個方面：

1.安全性與適航認(rèn)證：航空級氫燃料電池系統(tǒng)需要滿足比地面應(yīng)用更嚴(yán)苛的安全標(biāo)準(zhǔn)，特別是儲氫系統(tǒng)的防爆、防泄漏設(shè)計，以及燃料電池系統(tǒng)在高空、顛簸等復(fù)雜環(huán)境下的可靠性驗證，適航認(rèn)證周期長且要求極高。

2.系統(tǒng)集成與輕量化：需要在保證安全性和可靠性的前提下，進(jìn)一步提升功率密度和降低系統(tǒng)重量，以滿足航空器對重量極其敏感的要求。

3.成本控制與規(guī)?；寒?dāng)前氫燃料電池系統(tǒng)成本仍然較高，需要通過技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；a(chǎn)顯著降低成本，以實現(xiàn)商業(yè)化可行性。

4.基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)：氫能航空需要配套的地面加氫基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，這需要產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展和政策支持。

針對這些挑戰(zhàn)，易氫動力的技術(shù)儲備和解決方案進(jìn)展如下：

技術(shù)儲備方面，我們已完成覆蓋30-90kW功率段的航空級液冷燃料電池動力系統(tǒng)系列化開發(fā)，集成了超薄鈦金屬雙極板、智能熱管理、全海拔自適應(yīng)控制等多項前沿技術(shù)。同時，我們正在開發(fā)面向eVTOL應(yīng)用的160kW大功率系統(tǒng)，預(yù)計2026年完成產(chǎn)品開發(fā)與驗證。

合作生態(tài)構(gòu)建上，目前已與多家商用航空器制造商和eVTOL行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)建立了深度戰(zhàn)略合作關(guān)系，聯(lián)合推進(jìn)氫能航空器的工程化開發(fā)和適航認(rèn)證工作。

示范應(yīng)用推進(jìn)：我們的空冷燃料電池系統(tǒng)已助力合作伙伴的無人機(jī)實現(xiàn)連續(xù)30小時飛行的世界紀(jì)錄，液冷系統(tǒng)也在多個實際場景中驗證了其可靠性和實用性。

未來3-5年規(guī)劃：

?2025-2026年：完成eVTOL適配的大功率氫燃料電池系統(tǒng)開發(fā)，啟動適航認(rèn)證流程

?2026-2027年：實現(xiàn)產(chǎn)品批量化生產(chǎn)，成本降低50%以上

?2027-2028年：建成華東、華南、華北三大區(qū)域氫能航空服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，支撐商業(yè)化運營

展望未來，易氫動力將繼續(xù)深耕航空氫能源動力領(lǐng)域，以氫能為翼，助力中國航空業(yè)在綠色轉(zhuǎn)型中實現(xiàn)彎道超車。我們相信，隨著技術(shù)進(jìn)步、成本下降和基礎(chǔ)設(shè)施完善，氫能航空將從當(dāng)前的特種應(yīng)用逐步擴(kuò)展到城市空中交通、區(qū)域運輸?shù)却蟊娀瘓鼍?，為?gòu)建立體化、智能化、綠色化的未來交通體系貢獻(xiàn)關(guān)鍵力量。

非常感謝張科勛董事長的精彩分享。通過他的深入解讀，我們不僅清晰看到了氫燃料電池為航空動力帶來的革命性潛力，也感受到易氫動力作為行業(yè)探索者所具備的技術(shù)底氣與戰(zhàn)略定力。

在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，綠色航空已不再只是愿景，而是正在落地的技術(shù)實踐。隨著氫動力系統(tǒng)持續(xù)突破、應(yīng)用場景不斷拓寬、基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善，氫能技術(shù)有望在不遠(yuǎn)的將來，真正融入低空經(jīng)濟(jì)與立體交通網(wǎng)絡(luò)，重塑我們對于飛行的想象。

通航在線也將持續(xù)關(guān)注易氫動力在未來幾年的技術(shù)進(jìn)展與商業(yè)化步伐，見證中國氫能技術(shù)從實驗室走向廣袤天空的每一步扎實足跡。

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