点亮UAM未来的绿氢——韩华

2022年4月15日(KST)

未来城市交通将以空中为主,因此,航空驱动技术将会影响到我们未来的通勤、工作和生活的方方面面。

城市空中交通(UAM)仍然是一个新生事物,但它因加快城市之间的移动速度,并以合理经济的价格,会给交通系统带来巨大的创新,同时,UAM本身也有巨大的可持续性的潜力。然而,虽然世界各领先企业争先恐后地积极开发电动垂直起降飞机(eVTOL),但是将交通手段从地面转移到空中,并非易事。目前,各家eVTOL制造商所采用的锂电池技术因其技术局限性,成为UAM开发方面的最大障碍。世界顶级综合能源解决方案企业——韩华,正在利用韩华的清洁能源技术,致力于开发氢燃料电池技术取代锂电池,用于eVTOL飞机,以提高城市空中交通的效率和可持续性。

韩华Aerospace于今年1月对外发表新的业务计划,宣布将开发航空用氢燃料电池,并将建立UAM市场新的生态系统。本计划是在韩华成功承接韩国能源技术评估院(KETEP)《航空出行燃料电池轻量化技术开发项目》课题之后制定的。

UAM作为下一代城市交通广受关注,韩华也针对这一趋势决定进行战略投资,积极开启电动飞行的新时代。

UAM行业蓄势待发

UAM之所以受到众多企业和消费者的关注,是因为其可提供各种便利服务,如缩短移动时间、减少碳排放量、远离城市交通拥堵等移动出行创新服务。据了解,UAM可解决地面交通拥堵和大气污染等问题,因此世界UAM市场规模也预计继续扩大,将由2020年的26亿美元增至2030年的91亿美元

其中,对通勤者带来的便利最为明显。甚至在UAM的概念还较陌生之前,我们仍可以预测UAM对日常交通的潜在影响。例如,圣保罗有一条路段利用地面交通要花4个小时,但是现在只要支付500~1500美元,利用直升机仅10分钟就可到达目的地。新的技术进步将使这些便利服务扩大到世界各地。

城市空中交通不仅可以缩短城市间的移动速度,而且还可以可持续的方式创新交通系统。

像包括韩华在内的世界顶级跨国企业面对这些无穷无尽的创新机会,纷纷进军UAM市场,力图引领交通方面的创新。韩华Systems正在与美国eVTOL技术开发企业——Overair一起,为空中出租车“蝴蝶”联合开发零排放电动推进系统。今年初,Overair对外公开了搭载到“蝴蝶”上的推进系统的试飞情况 ,并表示两家公司将在2023年之前进行“蝴蝶”首飞。韩华Aerospace的电动推进系统和正在开发的航空用氢燃料电池将为UAM行业注入新的活力。韩华坚信新的行业领域除了有无限的发展潜力以外,还要有可持续性。秉承这样的信念,韩华致力于发展作为未来燃料的氢燃料技术。

氢气革命

氢能为何能成为未来燃料呢?氢气是宇宙中存在的最丰富的元素,也是可再生能源,很容易获取。目前,氢燃料电池已经广泛使用于乘用车、公共汽车以及宇宙飞船等领域。预计到2026年,全球氢燃料电池汽车市场规模将以年均66.9%的速度发展,达到420.3亿美元

氢燃料电池的工作原理类似于电池,经过氢与氧化学反应产生电能为发动机提供电力。在此过程中产生的副产品只有水和热能,实现完全的零排放,因此受到极大的关注。这意味着只要用于生产氢能的能源是可持续的,氢就可以成为真正的绿色燃料。

令人可惜的是,目前大部分的氢燃料是在处理天然气或其他化石燃料的过程中产生的。为了解决这个问题,韩华一直在推进一种更清洁的生产方法,即电解法。电解法利用电流将水分子分解成氢和氧。但这一过程仍然需要电能,如果这些电力来自可再生能源,如风能或太阳能,那么由此产生的“绿氢”,就能成为可再生的、零排放的燃料。

对氢能所寄予的希望能得到实现吗?虽然仍有一些障碍有待克服,但包括韩华在内的企业正在埋头开发提高制氢效率和可持续性的技术,以期积极发展氢能经济,使全人类早日实现脱碳的全球目标。

氢是一种清洁燃料,在燃料电池内通过电解消耗时,不产生任何副产品,只产生水和热能。

更轻质的材料,更强大的效能

那么,我们为什么要在UAM使用氢燃料电池呢?其实,开发满足UAM苛刻要求的电池是一项巨大的挑战。因为UAM需要一个平衡机重、功率和能量效率的能源系统。

实现未来城市空中交通的关键在于稳定供电。为此,电池必须足够小型化、轻量化,不要占用太多空间,但同时又要足够强大,可以为起飞、降落和持续飞行提供动力。

由于氢燃料电池的重量比能量是锂电池的十倍,它可以将UAM技术推向一个新的高度,加快高效率的航空交通时代的到来。

虽然电池技术近期取得了显著进步,但目前的锂电池标准难以满足长途飞行所需要的储能要求。而氢燃料电池的能量密度较高,相对于电池容量,可以显著增加UAM的运行时间和距离。而且,与需要不断充电的电池不同,氢燃料电池寿命长,充电时间快,而且只要有燃料来源(氢)就可以持续供电。

由于没有驱动部件,氢燃料电池没有噪音,可靠性较高。正因为氢燃料电池不会发生空中出租车会产生的噪音问题,可以保证城市居民的睡眠权。

电动垂直起降飞机(eVTOL)工作时,氢燃料电池与锂电池相比优势明显,让韩华的UAM技术更加熠熠生辉。

面向绿色能源未来
的技术创新

虽然一些人认为UAM仍然是一项遥不可及的技术,但由于韩华和其他领先企业在研发方面大笔投入,大众化的时期会比预期来得快。得益于韩国能源技术评估院委托韩华Aerospace牵头开发城市空中交通氢燃料电池系统,航空行业不久将会看到大幅降低污染物排放的可持续的技术进步。

韩华Aerospace计划到2025年之前,致力开发航空用氢燃料电池的核心技术,改进燃料电池性能、实现系统的轻量化。韩华Aerospace将依托多年来在韩国研制的罗老号(KSLV-Ⅱ)运载火箭和各种民用飞机发动机零部件等方面所积累的经验和技术力量,为实现可持续目标,为所有人的绿色环保、零排放的交通解决方案奠定坚实基础。

电动飞行的新时代

UAM有潜力实现移动手段的可持续性转型,但仍有许多技术和基础设施的挑战有待克服。韩华正在为改进燃料电池性能,实现系统的轻量化等两大难题而潜心研究,为解决问题发挥核心作用,以期加快可持续的绿色飞行时代的到来。今后,韩华将一如既往引领城市空中交通的开发,使所有人享受更方便、经济、快乐的绿色移动解决方案。

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