目前,航空業在全球溫室氣體排放中所占比例為2%,并有上升趨勢。開發可再生能源,減少二氧化碳的排放,也成了航空技術開發的新熱點。2009年7月7日,全球首架使用燃料電池驅動的有人駕駛飛機在德國北部城市漢堡試飛成功。這是航空業在減排放領域的重大進展。
這架燃料電池飛機名為“安塔里斯”DLR-H2型機動滑翔機,它可連續飛行5 h,航程可達750 km,由多家航空公司和一家燃料電池公司合作。其燃料電池系統位于后翼夾層中,由膜電極燃料電池組成。這種燃料電池利用氫氣為原料,通過和空氣中的氧氣發生電化反應產生電能。整個過程實際上不發生我們可見的燃燒,也不排放溫室氣體,唯一的副產品是水。
為了使燃料電池輸出更多的電力,需要多個燃料電池組成“安塔里斯”滑翔機的電池組。這是因為單個燃料電池只能輸出0.6 V-0.7 V的電壓,不足以為飛機提供動力。研究人員開發了一種特殊的輕型氣冷電池組系統,可以將成百個燃料電池組合在一起,并附有導電石墨板。石墨板和每個燃料電池連接,傳導電流,并通過專門管道輸送氫和氧。在這些技術的幫助下,燃料電池可以把飛機送上藍天。
目前研究者面臨的挑戰是如何盡量降低燃料電池的尺寸和重量,以保證其能夠應用于更多場合。達到這一目標的關鍵是盡可能地減少組件的數量。傳統的低溫燃料電池系統最高操作溫度為80℃,而新開發出的膜電極燃料電池的操作溫度可達180℃。這種燃料電池可以氣冷,而不必通過水冷。……