導讀：據aerospacetestinginternational網站6月2日報道，美國佛羅里達農工大學-佛羅里達州立大學工程學院（FAMU-FSU College of Engineering）的研究團隊設計了一套液氫存儲與輸送系統，旨在解決電動飛機的多項技術挑戰，為零排放航空提供可能。該系統創新性地將氫氣同時用作清潔燃料和關鍵動力系統的冷卻介質，其研究成果已發表于《應用能源》（Applied Energy）期刊。

這項針對100座混合動力電動飛機的設計，結合了氫燃料電池與氫渦輪驅動的超導發電機。研究團隊通過系統級優化，設計了低溫儲罐及相關子系統，首次提出“重量占比指數”（燃料質量與系統總質量的比值）作為核心指標。通過調整通風壓力、換熱器尺寸等參數，該系統實現了0.62的重量占比指數——即系統總重量的62%為可用氫燃料，顯著提升了燃料效率。

“我們的目標是打造一個能處理燃料存儲、冷卻和輸送控制等多項關鍵任務的單一系統。”機械工程系教授、研究通訊作者魏國（音譯）表示，“這一設計為實際氫航空系統奠定了基礎。”

氫燃料的雙重角色：能源與冷卻介質

氫氣作為航空燃料具有顯著優勢：單位質量能量密度高于噴氣燃料，且完全零碳排放。但由于其密度極低，需在-253°C的超低溫下以液態存儲。研究團隊開發的無泵系統利用儲罐壓力調控氫氣流量——通過高壓氣瓶注入氫氣升壓、排放氫蒸氣降壓，配合壓力傳感器與動力需求的反饋閉環，可實時調整流量。模擬顯示，系統能以最高0.25千克/秒的速率輸送氫氣，滿足起飛時16.2兆瓦的電力需求。

同時，超低溫氫氣流經換熱器時，可吸收超導發電機、電機、電纜等組件的廢熱。氫氣在吸熱升溫后，恰好達到燃料電池和渦輪所需的預熱條件，實現“冷卻-預熱”的能量循環利用。

行業意義與未來計劃

該研究首次驗證了液氫在航空場景中同時承擔燃料與冷卻介質的可行性。此前，業界對如何高效輸送液氫、能否用于動力系統降溫存在疑慮，而系統級優化的設計思路為行業提供了新范式。

研究團隊下一步將在佛羅里達州立大學的先進電力系統中心（Center for Advanced Power Systems）建造原型系統并進行實驗驗證。該項目是美國國家航空航天局（NASA）“綜合零排放航空計劃”的一部分，參與機構還包括佐治亞理工學院、伊利諾伊理工學院等，旨在推動航空業向零碳排轉型。

隨著全球航空減排壓力加劇，液氫動力系統若能商業化落地，將為中短途客機提供清潔動力解決方案，同時帶動超導電機、低溫材料等產業鏈的技術突破。

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