1月1日，由航空工业成飞自主研制的某型氢能源动力固定翼无人机圆满完成首次飞行试验。该机的动力系统采用70MPa高压气态储氢、燃料电池发电的组合设计。
成飞氢动力无人机试飞动图。
该氢能源动力固定翼无人机在研制过程中突破了内外流一体化总体设计、70MPa高压气态储氢系统设计、高效能量管理设计等关键技术，具有能量密度高、绿色无污染等显著优势，适用于巡线巡检、安防监控、中继通信等应用场景。
美国通用氢能源公司改造的氢能源Dash 8验证机。
2月28日，在储氢技术路线上选择了另一方向的美国通用氢能源公司宣布，他们实现了由液氢储存罐向燃料电池供给氢气：这种模块化的液氢罐能够快速地在飞机上拆卸和更换，因而有助于氢动力飞机实现燃料的快速补给。
关于氢能源用于航空产品的设想和技术探索，最早可以追溯至20世纪60年代。进入21世纪之后，全球各国对于氢能源飞机愈加重视，并且形成了明显的国际竞争态势。类似上述两个新闻中的交替突破和进步，将在未来更为频繁地出现。但基于技术、经济等多方面现实因素的制约，氢能源飞机的大规模实用化依然道阻且长。氢能源飞机出现到普通人的航空旅行中尚需时日。
01氢能源飞机必将出现
从化学反应的层面上，所有的能量储存和释放，都来自原子间的电子转移。越轻越小的原子，能携带越多的可转移电子，它的储能能力也就越强。
而另一方面，理想的燃料，需要有相对稳定的物理和化学性质，而且最好是液体：液体既容易储存，又容易流动和雾化蒸发，还具备足够大的密度。
在这两条规律的共同作用下，由碳原子将氢原子储存固定在分子结构内的烷烃类燃料自然成为了常温常压下表现优异的储能材料。因此，目前即便最先进的锂电池，其储能密度依然要比燃油低2~3个数量级。
但是，全球各国或地区都制定了明确的环保要求，特别是二氧化碳排放指标，甚至变得越来越苛刻。这对于需要大量使用传统燃料的航空业来说，无疑是一道“紧箍咒”。
油电混合动力飞机原理。
应对这样的要求，油电混合动力航空器，事实上是一种妥协性方案：只能有限提高燃料的能量利用效率，不可能完全达到其碳排放目标。
从终极方案来说，飞机只有将燃料中的碳原子大幅度减少、甚至完全去除，才能在满足远期排放要求的情况下，借助其他方面技术进步，尽可能少损失、甚至是提升总体飞行性能。氢能源飞机的大规模实用化有可能是民用领域别无选择的远期方向。
02氢燃料涡轮机VS氢燃料电池
在氢能源飞机的多种技术路线中，将现有的各类涡轮燃机改为直接燃烧氢气是一种技术原理上看似可行、但实际价值有欠缺的方向。
氢燃料涡轮机路线不仅不能解决现有涡轮燃机对飞机性能的局限，还会让飞机大幅损失飞行性能。而实现这一路线还要花费巨大成本，风险较高，而且很难和其他行业实现互促进步。
“氢脆”导致的金属开裂。
这一路线之所以实用价值较小，根本原因是氢分子非常小，对于其他的分子和晶体结构具备极强的渗透力，特别是在高压环境下。这使得氢对于很多材料都有显著的破坏效应，会导致剥脱、强度大幅度降低、失去韧性等一系列结果。
另外氢气和空气在高压掺混条件下燃烧的速度和温度特性，与烷烃类燃料也完全不同。
这意味着，如果涡轮燃机要改烧氢气，不仅要对燃料输送调节的管道、泵、阀等部件重新设计并更换制造材料，涡轮燃机还要长期面临氢腐蚀合并剧烈震动、高温的极端不利环境。
即便燃烧室中原有的较大燃油喷口，也必须更换为数千个非常小的氢气喷口，以尽量消除局部过热、减少空气中氮气失去惰性参与反应而形成的氮氧化物排放。
实验室中的氢燃料电池。它没有复杂脆弱的机械结构，在可靠性和维护性上远远优于涡轮燃机。
即使付出如此大成本和风险的代价，氢燃料涡轮燃机的燃烧效率也只能达到40%左右，大幅度低于氢燃料电池。
考虑到相同的能量下，即使是液态氢，体积也超过航空煤油的4倍以上，这种烧氢涡轮燃机的飞机，飞行性能必然远低于传统机型。相较之下，氢燃料电池与电机的组合，效率能达到60%以上。
分布式推进系统能更好地适应飞机的总体设计，未来有可能形成油电混合动力飞机负责远程干线，氢燃料电池飞机负责中近程飞行的行业格局。
受气体粘度和叶片/间隙尺寸比例等一系列因素的影响，涡轮燃机的效率与尺寸密切相关，需要尽量往大制造；而电机的效率与尺寸无关，可以轻易将需要的总推进功率分散到十几个、甚至几十个小尺寸电机上。
这使得氢燃料电池的飞机，可以采用分布式动力来解放飞机的气动设计，大幅度降低阻力增加升力，从而减少20%~30%的燃料消耗。
另外不可忽视的一点是，真正的涡轮类燃机（不包括涡轮增压的活塞燃机）很难大量应用在地面车辆上。但氢燃料电池和电机是可以的，这意味着氢燃料电池和电机能获得的总研发投入、技术迭代速度、成本和风险分摊，都有着压倒性的优势。
03高压储氢，还是液氢？
对比在地面和水中的交通工具，航空器的轻量化要求注定了一些尺寸和重量很大的储氢手段无法得到应用，比如潜艇上采用的合金储氢。
能够在航空业付诸实用的，要么是常温高压气态储氢，要么是低温液态储氢。两者都面临氢气对容器结构的破坏问题，但高压气态下的破坏效应更强烈一些，而且相同体积下能储存的氢气质量要显著低一些。
丰田氢能源车的高压储氢罐体，内壁材料工艺是其最核心的环节。
高压储氢的优点在于结构简单，成本更低，这使它成为了氢能源汽车的首选，也更适合体型较小的氢能源飞机——特别是中小型无人机。
通用氢能公司的模块化储氢罐。
低温储氢的劣势在于成本和可靠性。氢气的沸点非常低，这导致它的冷却液化需要非常大的能耗，甚至高达自身能量的45%；同时必须要有非常沉重复杂、自身体积占用也较大的隔热壳体，来维持液氢处于低温环境。
相较而言，液氢的隔热结构更容易失效、更难以检测和维护；而且要让氢能源飞机真正承担起较大航程和载荷的运输任务，现有的液氢储存罐必须在轻量化方面取得大幅度进展，这对于相关的低温冷却系统研制水平是艰难的挑战。
04机体设计最终取决于能源体系
氢气的一系列特性，包括对各类材料的显著腐蚀破坏性、极易泄露且易燃易爆，都决定了凡是涉及氢气的生产、运输、储存、加注环节，不仅需要特殊的压缩机、泵、阀、管路，而且需要具备比燃油体系标准严苛得多的人员培训和维护体系。
这意味着涉及氢能源系统制造、运输、运营的各个环节，都面临巨大的改造甚至新建，相关法律法规和管理程序也需制定。
譬如，仅正式运营氢能源飞机的机场，就需要从建筑设备等硬件设施，到规章制度，进行从头到尾的大改造。
加氢站需要的特种隔膜式压缩机。
液氢运输槽车。虽然容器很大，但容纳液氢仅约21.3吨，可支持的航空运输架次很有限。
而怎么把氢气安全廉价地送到机场，同样让人头痛：一辆大型长管拖车通常能安装7至11支大容积的无缝钢胆气瓶，充装氢气最多600千克左右，靠车送氢气到机场，运输能力严重不够，成本居高不下，而且对社会运输安全造成了巨大风险。
一种关于氢能源应用的简化构想。事实上这种构想的每个环节都面临着很多困难。
而新建氢气运输管网，也已不仅仅是成本和时间代价的问题了。很多重要的机场周边已经进行了高度开发，已经没有额外的规划空间。
虽然一些人宣称可以用现有的天然气管网改造输氢，但实际上各国已有的天然气管道允许掺杂的氢气通常不超过6%。要用天然气管网输氢，依然要面临全面改造的问题。
总体来说，类似于氢能源汽车的发展，飞机的氢能源化发展，机体设计制造等工作其实是其中难度最低的一环。最困难、最根本的制约氢能源飞机发展的问题，依然在于支持氢能源飞机运营的整个体系的发展节奏。
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