尽管持续努力减少电动和混合动力汽车的二氧化碳排放,各种运输方式仍然是温室气体的重要贡献者。旧有系统正在升级,以使其更加环保,例如重新引入运输中的帆船以及在飞机上的燃气新应用,以应对这一问题。如今,研究人员已经使用计算机模型来检验氢动力飞机的可行性和难点。
调查的合著者达里克·玛拉普拉加达表示:“虽然要实现燃气飞机的远程飞行还有很长的路要走,但我们希望我们对有人驾驶方法设计和配套基础设施的研究能够促进发展工作。”
根据国际能源署的数据,近年来,航空公司的能源相关二氧化碳污染增长速度快于公路、道路和运输。科学家们正致力于开发低排放燃料,如燃气,这些燃料被用作即刻燃烧或为电动燃料电池提供动力,以减少这一发展可能带来的气候影响。氢作为燃料源的魅力在于其使用不会产生二氧化碳,并且每磅产生的能量比飞机燃料更高。安娜·西布尔斯基、玛拉普拉加达及其同事模拟了局部和短程螺旋桨飞机中燃气燃料的使用,以更好地理解转向氢燃料对飞机的可能影响。
研究人员表示,需要通过氢燃料罐和燃料电池的额外重量来抵消其他地方的重量减少,例如减少飞机的货物(货物或乘客)。因此,可能需要更多的航班来运输相同的货物。然而,该小组的概念表明,通过改变燃料电池功率和燃料系统的测量指数(燃料相对于完整燃气罐重量的比例),可以避免减少货物和减少额外航班的影响。与此同时,他们指出,转向氢动力飞行可能使航空业的二氧化碳排放减少高达90%。
以低碳和负担得起的方式生成和分配氢所需的基础设施可能比更换航空燃料类型面临更大的挑战。天然气重整和碳捕集是另外两种低碳生产技术,但它们也需要接入二氧化碳基础设施和封存地点。电解水转化为氢气和氧气是另一种环保选项,可以与可再生资源或电力结合使用。然而,电力网的需求将会增加。由于电网电力价格在各个地区可能波动较大,从低成本生产设施向最终用户运输氢气可能更具成本效益。
基于这些原因,研究人员建议,氢基航空的推广可以从具有氢生产有利条件的地点开始,例如德国汉堡或西班牙巴塞罗那。通过增加氢燃料的可用性,其他部门的脱碳努力,包括公路运输和航运,也将受益。
作者承认得到了麻省理工学院能源倡议的低碳能源储存和未来能源系统中心的资助。