通用航空 綠色航空 氫燃料

字數: 4356 閱讀: 15 分鐘 來源:易氫動力

在國家“雙碳”戰(zhàn)略引領下，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，有望在航空領域引發(fā)一場深刻的技術變革。

尤其在無人機、電動垂直起降飛行器（eVTOL）等新興航空領域，氫燃料電池技術的應用備受關注。當前行業(yè)普遍聚焦于幾個關鍵議題：該技術能否真正突破電動航空器在續(xù)航、載重及環(huán)境適應性方面的瓶頸？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”）——一家核心技術團隊源自清華大學的氫能動力企業(yè)。董事長張科勛圍繞上述問題，從技術突破、應用實踐與產業(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域的探索與戰(zhàn)略布局。

張董您好，易氫動力的核心團隊和技術源于清華大學。清華大學在氫燃料電池領域深耕多年，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。

首先是時代機遇。"雙碳"目標是國家重大戰(zhàn)略，航空行業(yè)綠色轉型勢在必行。相較于在地面交通等已經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"藍海"，填補國內在這一戰(zhàn)略新興領域的技術空白。

其次是技術自信。公司核心團隊與技術基石源于清華大學在燃料電池領域二十余年的深厚積累。這份積累讓我們對氫能技術的潛力邊界有著更深刻的理解。雖然將這項技術應用于航空領域工程化挑戰(zhàn)極大，但恰能發(fā)揮我們在材料科學、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)不是為了重復已有的成果，而是希望將實驗室的前沿技術轉化為驅動產業(yè)變革的現實力量，為國家在航空新能源這一戰(zhàn)略領域打造自主可控的核心競爭力。

機遇、能力與責任的三重驅動，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，在解決當前航空器（尤其是無人機、未來eVTOL等）動力系統(tǒng)面臨的續(xù)航、載重、環(huán)境適應性等核心痛點方面，具有哪些獨特且不可替代的優(yōu)勢？

易氫動力

張科勛

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

能量密度優(yōu)勢

氫氣的質量能量密度高達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)境適應性

氫燃料電池系統(tǒng)在-40°C至50°C的寬溫范圍內均能穩(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)境下性能衰減嚴重。

運營效率

氫燃料電池的加氫時間通常在10分鐘內，遠快于鋰電池數小時的充電時間，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)級應用的關鍵賦能技術。

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

易氫動力

張科勛

目前，我們的產品已在“高能量密度、高功率密度、高環(huán)境適應性”這三項關鍵性能上達到國際先進、國內領先的水平。

在能量密度方面，通過輕量化內膽與高強度碳纖維纏繞，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)，我們實現了航空動力系統(tǒng)的極致輕量化。當前系統(tǒng)功率密度已突破1kW/kg，部分型號可達1.2kW/kg，顯著優(yōu)于行業(yè)內普遍0.6~0.8kW/kg的水平。

在環(huán)境適應性方面，產品已通過高原、低溫等嚴苛環(huán)境的實際驗證，能在-40°C至50°C的寬溫范圍內穩(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，遠優(yōu)于行業(yè)常見的30%~40%的衰減幅度。

總的來說，我們的技術正在推動新能源航空從“能夠起飛”的基礎階段，邁向“飛得穩(wěn)、飛得久、飛得遠”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用。能否以自研產品為例，詳細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的氫能無人機項目中，我們的技術在實際運行中取得了多項關鍵突破，具體表現在以下幾個方面：

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

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

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

在極端環(huán)境適應性上，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，表現出優(yōu)于鋰電池的廣泛適用性。

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

這些技術提升對解決"巡檢時間短、響應慢、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，起到了怎樣的關鍵作用?

易氫動力

張科勛

我們的技術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，還增加了人員調度和設備運輸成本。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壓縮至1-2天，人員成本和設備折舊成本降低60-70%。

提升應急響應能力

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

破解貨運載重續(xù)航矛盾

傳統(tǒng)電動貨運無人機面臨"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)的貨運無人機支持50kg載重飛行50公里，或25kg載重飛行100公里，為構建立體化物流網絡提供了技術基礎。

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、低維護的特性使得在高強度使用場景下的單位作業(yè)成本反而更低。經測算，在年飛行時間超過800小時的專業(yè)應用中，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，還面臨哪些關鍵挑戰(zhàn)?易氫動力在這些方向上的技術儲備和解決方案進展如何?

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)技術路徑之一。

當前面臨的關鍵挑戰(zhàn)主要集中在四個方面：

1.安全性與適航認證：航空級氫燃料電池系統(tǒng)需要滿足比地面應用更嚴苛的安全標準，特別是儲氫系統(tǒng)的防爆、防泄漏設計，以及燃料電池系統(tǒng)在高空、顛簸等復雜環(huán)境下的可靠性驗證，適航認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)�；寒斍皻淙剂想姵叵到y(tǒng)成本仍然較高，需要通過技術進步和規(guī)模化生產顯著降低成本，以實現商業(yè)化可行性。

4.基礎設施建設：氫能航空需要配套的地面加氫基礎設施網絡，這需要產業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展和政策支持。

針對這些挑戰(zhàn)，易氫動力的技術儲備和解決方案進展如下：

技術儲備方面，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、全海拔自適應控制等多項前沿技術。同時，我們正在開發(fā)面向eVTOL應用的160kW大功率系統(tǒng)，預計2026年完成產品開發(fā)與驗證。

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

示范應用推進：我們的空冷燃料電池系統(tǒng)已助力合作伙伴的無人機實現連續(xù)30小時飛行的世界紀錄，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)，啟動適航認證流程

?2026-2027年：實現產品批量化生產，成本降低50%以上

?2027-2028年：建成華東、華南、華北三大區(qū)域氫能航空服務網絡，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域，以氫能為翼，助力中國航空業(yè)在綠色轉型中實現彎道超車。我們相信，隨著技術進步、成本下降和基礎設施完善，氫能航空將從當前的特種應用逐步擴展到城市空中交通、區(qū)域運輸等大眾化場景，為構建立體化、智能化、綠色化的未來交通體系貢獻關鍵力量。

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底氣與戰(zhàn)略定力。

在“雙碳”目標引領下，綠色航空已不再只是愿景，而是正在落地的技術實踐。隨著氫動力系統(tǒng)持續(xù)突破、應用場景不斷拓寬、基礎設施逐步完善，氫能技術有望在不遠的將來，真正融入低空經濟與立體交通網絡，重塑我們對于飛行的想象。

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

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