《知識》關於「氫」作為飛機的動力來源 Hydrogen-Powered Planes: A Cleaner Way to Fly


氫 (Hydrogen) 能夠為飛機提供動力。相較於傳統飛機燃油,氫在飛行過程中僅排放水蒸氣,對環境的影響相對環保,也因此成為未來飛機的動力來源之一

氫能夠以兩種方式為飛機提供動力:

1. 直接燃燒
  • 原理:將氫氣直接注入傳統的噴射引擎中燃燒,產生推力。
  • 優點: 技術相對成熟,可以利用現有的引擎技術,成本較低。
  • 缺點: 雖然燃燒氫氣的排放較傳統燃料乾淨,但仍會產生一些氮氧化物等污染物,且噪音較大。直接燃燒氫氣,是一種過渡方案,可以在短期內實現氫動力飛機的應用。
雖然氫氣可以在引擎中直接燃燒,但由於燃料電池系統的優勢,目前大部分氫動力飛機都採用燃料電池作為動力來源。氫燃料電池被認為是更具潛力的方向,因為它更符合零碳排的目標。許多飛機製造商都在積極研發氫燃料電池飛機。

2. 當電池燃料
  • 原理: 氫氣與氧氣在燃料電池內發生化學反應,產生電能,再驅動電動馬達帶動飛機。
  • 優點: 效率高、零排放 (僅產生水蒸氣)、噪音低。
  • 缺點: 燃料電池的成本較高,能量密度相對較低,需要較大的儲氫空間。
目前氫燃料電池的發展主要集中在以下兩個方面:
  • 燃料電池系統:大多數氫動力飛機研發項目都採用燃料電池系統,因為其環境效益更佳,噪音更低。許多航空製造商和研究機構都在積極開發高效率、低成本的燃料電池系統。已進行測試的氫動力飛機案例,例如德國 H2FLY。
  • 混合動力系統:將氫燃料電池與傳統燃油引擎或電池結合,以提高飛機的性能和靈活性。這種混合動力系統可以根據不同的飛行階段和任務需求,選擇最優的動力來源。
氫作為潔淨能源儲量豐富且無處不在,但目前提取氫的過程不容易,而且成本相當高昂。從氫的儲存、到可用能源的轉換,之後為飛機提供動力,這些過程都還存在著許多要克服的問題。波音及空中巴士皆表明,多數的客機至少在 2050 年前仍將依賴於傳統噴射引擎。

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Hydrogen-Powered Planes: A Cleaner Way to Fly

Hydrogen can power airplanes. Unlike traditional jet fuel, hydrogen only produces water vapor when burned, making it much cleaner for the environment. That's why it's being looked at as a possible fuel for future airplanes.

There are two main ways to use hydrogen in airplanes:
  1. Burning Hydrogen Directly: This is like burning regular fuel in a jet engine, but with hydrogen instead. It's a simpler technology and can use existing engines. However, it still produces some pollution and noise.

  2. Using Hydrogen Fuel Cells: Hydrogen and oxygen react in a fuel cell to create electricity, which powers the plane. This is much cleaner and quieter. But fuel cells are more expensive and take up more space.

Even though hydrogen has great potential, it will likely take many years before it becomes the main fuel for commercial airplanes. Companies like Boeing and Airbus expect to keep using traditional jet fuel for most of their planes until at least 2050.