在航空领域向绿色低碳转型的浪潮中,一场关于氢能源存储方式的变革正在悄然发生。曾坚定押注液氢技术的老牌 eVTOL(电动垂直起降飞行器)公司,如今却将目光投向固态储氢技术,这一转变背后究竟蕴含着怎样的技术逻辑与行业趋势?

作为氢动力航空领域的先锋,StellarJet 的转型颇具代表性。

该公司近日宣布将在6月16日开幕的 2025 年巴黎航展上推出革命性的固态航空储氢技术。

这一举措标志着其在氢能源应用路径上的重大调整。

此前,液氢曾被视为氢动力航空的核心解决方案,然而其固有的技术瓶颈逐渐凸显。液氢存储需要极低的温度环境,这不仅增加了系统的复杂性和成本,还存在着热泄漏和爆炸的隐患,这些因素制约了液氢在航空领域的大规模应用。

StellarJet 表示,其推出的固态氢燃料罐是一项突破性创新。其系统级氢含量达到 23wt%(编者按:已知镁基储氢材料MgH₂的理论最大质量储氢密度为7.6wt%,公开资料未有显示达到23wt% 的固态储氢材料)。

StellarJet 表示,其固态氢燃料罐能量密度高达 6.6kWh/kg,安全工作压力为 2~35 兆帕,可在 -60°C 至 +80°C 的温度范围内稳定运行,并且能在 30 分钟内完成快速加氢。

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与传统液氢罐相比,这款固态储氢装置具有显著优势:它更加安全、轻便且模块化,结构紧凑,单位重量可储存更多可用能量,价格也显著降低。更重要的是,它采用低成本且广泛可用的材料,更容易根据航空航天安全标准获得认证。

这项创新最初是为太空应用而开发的,如今将火箭科学的力量带入日常航空领域。与传统液氢系统不同,StellarJet 的固态储氢系统采用先进的金属氢化物技术,可实现完全可定制的储罐形状,大大提升了设计的灵活性和适用性。

该系统不仅适用于航空领域,还针对工业、航空航天、卫星甚至潜艇等广泛应用进行了优化,展现出强大的技术拓展潜力。

除了固态储氢技术,StellarJet 还推出了下一代电动涵道风扇(EDF)推进装置。该装置可提供 132 千瓦的功率和 1700 牛的推力,而重量仅为 14.7 公斤,涵道直径为 375 毫米,并集成了功率控制器,代表了分布式电推力架构的下一代发展,专为 StellarJet 量身定制。

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这两项核心技术的突破,为该公司氢动力 StellarJet 飞机的研发奠定了重要里程碑,也为清洁飞行标准的重新定义提供了有力支撑。

铂道关注到,Stellar Aircraft 是由 eVTOL 先锋公司 Sirius Aviation 改名而来。该公司官网表示,已正式将瑞士总部迁至美国,同时继续保持在欧洲的影响力。

StellarJet 将于 2025 年夏季首飞氢动力 StellarJet 演示机。

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问题来了,23wt%的储氢质量密度如何实现?

固态储氢因为储氢质量密度相对较低,通常被认为不适合作为航空应用。如今 StellarJet 宣称的23wt%储氢质量密度若属实,将是颠覆性突破。

我们从技术可行性来分析。

材料极限如何突破?当前主流固态储氢材料中,镁基储氢合金(MgH₂)理论质量储氢密度上限为 7.6wt%,而其他金属氢化物(如 AB5 型、AB2 型)普遍低于 3wt%。23wt% 远超已知材料理论值,需要依赖新型复合体系或纳米结构改性?

StellarJet 称其采用金属氢化物技术,在 2~35 兆帕压力及宽温域(-60°C 至 +80°C)下实现 23wt% 储氢密度,同时能量密度达 6.6kWh/kg。

StellarJet 没有披露其数据是否经第三方验证。

传统意义,固态储氢因重量大、吸放氢动力学慢,此前被认为难以满足航空推重比需求。但 StellarJet 方案宣称支持 30 分钟快速加注且无蒸发损耗,解决了部分动态响应问题。

对比液态氢,液氢储氢密度为 70kg/m³,但需 -253℃ 极低温。StellarJet 的固态储氢技术若重量指标属实,将显著降低航空器储氢系统总重。

需验证的关键点

  • 实验数据公开性:截至目前,尚未见独立机构对 StellarJet 技术的测试报告。镁基储氢实际应用密度通常为 6.5~7.2wt%,23wt% 需突破材料科学极限。
  • 规模化成本:金属氢化物规模化制备成本及循环寿命(如镁基材料需解决吸放氢速率问题)也是商业化关键障碍。

结论

若 StellarJet 数据属实,也许是通过新型材料组合、液氢固态耦合或工程创新(如纳米限域效应、多级催化或其他黑科技)实现突破,但其技术路径仍需通过市场验证。

若其航空级固态储氢成立,将重新定义航空储氢技术路线。

关于瑞士航空初创公司Sirius Aviation AG及其氢动力eVTOL项目Sirius Jet早前报道

  • 氢电推进系统:采用液氢燃料电池驱动 28 个涵道风扇(鸭翼 8 个+主翼 20 个),单风扇推力达 220 磅(100kg),总推力 6270 磅。系统集成液氢储罐与两相冷却技术,实现零排放(仅产生水)。
  • 垂直起降设计:结合喷气式空气动力学与直升机起降能力,巡航速度达 600km/h(323mph),飞行高度 30,000 英尺。配备机身降落伞系统提升安全性。

机型与性能参数

机型 载客量 航程 适用场景
Sirius Business Jet3人1,851km私人公务出行
Sirius Millennium Jet5人1,046km商业航空

开发进展

  • 2024年1月:在瑞士Payerne机场首次公开展示推进系统点火测试。
  • 2025年计划:两款机型将于年内实现首飞,目标2027年底前完成适航认证。

合作背景:联合宝马 Designworks 负责工业设计,索伯集团提供 F1 级精密工程支持。技术团队整合乌克兰 FED 公司的航空航天经验。