北京
导读：据aerospacetestinginternational网站6月2日报道，美国佛罗里达农工大学-佛罗里达州立大学工程学院（FAMU-FSU College of Engineering）的研究团队设计了一套液氢存储与输送系统，旨在解决电动飞机的多项技术挑战，为零排放航空提供可能。该系统创新性地将氢气同时用作清洁燃料和关键动力系统的冷却介质，其研究成果已发表于《应用能源》（Applied Energy）期刊。
这项针对100座混合动力电动飞机的设计，结合了氢燃料电池与氢涡轮驱动的超导发电机。研究团队通过系统级优化，设计了低温储罐及相关子系统，首次提出“重量占比指数”（燃料质量与系统总质量的比值）作为核心指标。通过调整通风压力、换热器尺寸等参数，该系统实现了0.62的重量占比指数——即系统总重量的62%为可用氢燃料，显著提升了燃料效率。
“我们的目标是打造一个能处理燃料存储、冷却和输送控制等多项关键任务的单一系统。”机械工程系教授、研究通讯作者魏国（音译）表示，“这一设计为实际氢航空系统奠定了基础。”
氢燃料的双重角色：能源与冷却介质
氢气作为航空燃料具有显著优势：单位质量能量密度高于喷气燃料，且完全零碳排放。但由于其密度极低，需在-253°C的超低温下以液态存储。研究团队开发的无泵系统利用储罐压力调控氢气流量——通过高压气瓶注入氢气升压、排放氢蒸气降压，配合压力传感器与动力需求的反馈闭环，可实时调整流量。模拟显示，系统能以最高0.25千克/秒的速率输送氢气，满足起飞时16.2兆瓦的电力需求。
同时，超低温氢气流经换热器时，可吸收超导发电机、电机、电缆等组件的废热。氢气在吸热升温后，恰好达到燃料电池和涡轮所需的预热条件，实现“冷却-预热”的能量循环利用。
行业意义与未来计划
该研究首次验证了液氢在航空场景中同时承担燃料与冷却介质的可行性。此前，业界对如何高效输送液氢、能否用于动力系统降温存在疑虑，而系统级优化的设计思路为行业提供了新范式。
研究团队下一步将在佛罗里达州立大学的先进电力系统中心（Center for Advanced Power Systems）建造原型系统并进行实验验证。该项目是美国国家航空航天局（NASA）“综合零排放航空计划”的一部分，参与机构还包括佐治亚理工学院、伊利诺伊理工学院等，旨在推动航空业向零碳排转型。
随着全球航空减排压力加剧，液氢动力系统若能商业化落地，将为中短途客机提供清洁动力解决方案，同时带动超导电机、低温材料等产业链的技术突破。
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