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胖,但轻:复合材料超轻型液氢燃料罐
来源: | 作者:湖南中航环境资源技术发展有限公司 | 发布时间: 2022-04-11 | 122 次浏览 | 分享到:

美国加州的氢燃料电池初创公司HyPoint与航空工程研发机构格洛耶-泰勒实验室(GTL)合作,将其高功率密度燃料电池与后者的轻型液氢罐相结合,使飞机能够携带更多的氢以增加航程。HyPoint负责开发涡轮风冷氢燃料电池,GTL公司正在开发复合材料低温罐,能以更轻的罐体重量储存更多液氢。

燃料箱满载时携带的燃料重量与燃料箱系统的重量之比被称为重量指数(GI)。在2020年5月发布的《欧洲清洁天空和燃料电池及氢能联合企业》报告中称,最新概念的通勤飞机其液氢罐的重量指数为20%,而短途飞机的液氢罐重量指数需要达到35%,远程飞机则需要达到38%。

据HyPoint公司介绍,GTL开发了一种长2.4米、直径1.2米的低温储罐,能够容纳超过150千克液氢。该低温罐重67千克,包括复合材料储罐、裙架和真空保温瓶壳体等,其重量指数值接近70%。HyPoint表示,经过反复低温-热压循环后,该储罐仍密封良好,技术成熟度处于6级水平。

储罐内部和保温瓶外壳均使用了GTL公司的混成层压板(BHL)复材技术,该技术旨在防止低温应用中的燃料泄漏,并采用了由美国国防预研局(DARPA)和美国航空航天局(NASA)验证的专利材料和制造工艺。

HyPoint表示,飞机配备了GTL的轻型罐体技术后,其航程是使用传统航空燃料的3倍。根据该公司的分析,将“冲”8-300涡桨飞机改装为氢燃料电池推进系统,使用GTL的液氢箱后其最大航程将达到4488千米;相比之下,使用传统技术建造的液氢燃料箱的话,飞机最大航程为2640千米;飞机使用煤油燃料的基线航程为1558千米(编者注,原文数据如此)。HyPoint联合创始人、研发部负责人谢尔盖·舒本科夫(Sergey Shubenkov)表示,上述结论代表了从纽约飞往芝加哥的高碳排放飞机与从纽约飞往旧金山的零碳排放飞机之间的区别。该分析基于HyPoint的新一代燃料电池系统,能量密度达3千瓦/千克。

GTL公司还正在开发储氢系统组件,该组件将从超轻型液氢低温罐中向燃料电池输送温暖的气态氢。HyPoint表示,这些系统使用的复合材料管材比传统管材轻4倍,热损耗量仅为传统管材的1/10。