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电气飞机电池

许多公司正在为飞机开发发电厂，主要是为动力滑翔机和小型超轻型飞机。在大多数这些设计中，动力装置是次要的，而且飞机可以在没有发动机的情况下飞行，或者更好，滑行相当长的距离，完全依靠它的基本空气动力特性。

一些日常通用航空级飞机甚至新设计的电气化技术正在取得进展。由于需要克服许多限制，大规模应用不会很快出现。主要的问题是能量储存:液体燃料(Mogas, AVgas或Jet fuel)的单位重量能量密度最高，这是很难击败的，除了核裂变或聚变。这将限制任何飞机的射程，试图飞行任何相当数量的时间或距离与有价值的有效载荷。

能量储存

为了能够操作它的引擎，飞机需要一种紧凑的储存形式的能量。我们需要在尽可能小的空间和重量(高密度)中大量使用。或者使用小型高效内燃机发电。然后，我们可以利用这些能量给小电池充电，并通过与IC发动机串联或并联的电动机驱动螺旋桨。

这被称为混合动力驱动，这可能比单独使用内燃机驱动螺旋桨更经济。使用这种方法，我们可以优化这两个引擎，做他们最擅长的事情，见下一页更多关于这一点。剩下的只有整个安装的重量问题(也见下一页)。

电池的细节

更严重的问题是电池，它们现在是罪魁祸首(几十年来一直是)，如果不是永远，也会一直是，因为我们正在达到电池物理学的极限。这些设备需要在比功率与寿命、比能量与性能、安全与成本之间进行权衡。它在蜘蛛图中显示，你不能同时拥有所有。

能量密度

液体燃料，无论是AVgas还是JET，每重量的能量都是最高的，这个特性被称为能量密度．例如:1公斤柴油燃料含有约43000千焦，相当于1公吨(1000公斤)提高到4300米(势能)。

化学形式的能量存储(电池、铅酸、镍镉、锂离子、LiPo或LiFePO4)与普通燃料不属于同一类别。这是电动飞机或任何混合动力汽车的主要问题。要进行比较，请看右边的图片。经许可转载Wattsupwiththat

特斯拉电池

一个50千瓦时的特斯拉电池相当于4公斤柴油燃料。但让我们看看有多少存储空间是可能的:特斯拉电池工厂的年产量足以满足美国(2019年)3分钟的电力需求。1000年的产量可以储存整整两天的价值(来源:曼哈顿研究所)，即使产量增加一倍，也不会很快在任何地方产生影响。

电池缓冲?

认为电池可以作为可再生能源的缓冲就像相信独角兽(或童话故事)，更多的在文章中可再生能源背后的真相或电池基本知识从WattsUpWithThat。想了解更多关于电池存储的信息，请阅读我们的发电文章还是先看一看吧能量储存及其困难。

大规模的吗?

鉴于电池技术存在的所有物理限制，我们可以得出结论，使用这些设备大规模存储电能是完全不可能的。欲了解更多详细信息，请点击以下链接电池储能——电力的无限小部分在WattsUpWithThat和能源中心．

就连美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯·汉森(James Hansen)也在2016年表示:“仅凭可再生能源和电池就能提供所有所需能源的想法是不切实际的。如果所有的能源都来自可再生能源和电池，这也是一个奇怪的想法，因为采矿和材料处理造成了惊人的环境污染。”

一幅图片显示了我们与目前运行中的几种储能解决方案相比的用电量:全球能源储存与使用来源:Sandia Labs。

氢燃料

它可以以多种形式储存:高压、低温以及加热时释放氢的化合物。氢的液体储存需要一个冷却容器(20 K或-250°C)，必须有良好的绝缘，从而增加了重量和成本。这对飞机来说可能不太理想。压缩氢的单位重量能量密度很好，但体积能量密度很低。与普通液体燃料相比，你需要一个更大的燃料箱。

SkySpark在一辆先锋300上进行了测试，其中75升的燃料箱和350巴的燃料箱含有约26000升的氢气(!)H₂）.飞机在副驾驶座位上有一个燃料电池，一个65千瓦的电机和一个辅助锂型备用电池。

2020年10月:ZeroAvia正在测试一种氢燃料电池，由一架Piper六架飞机从英国克兰菲尔德起飞。阅读更多的文章在这里:从美国有线电视新闻网．跳过关于CO的耸人听闻的部分₂航空排放，这归结为:3%(人类总排放量)的3%(航空)的3%(2020年总排放量= 415ppm)，导致航空作为一个整体的总排放量为0.4 PPM或0.00003735%。

这种“燃料”也可以用于内燃机，而从排气中产生的唯一副产品是水(H₂O）.如果需要从普通石油燃料过渡，这将是我们在路上行驶的汽车的解决方案。实验室试验证明，结合H₂O和有限公司₂与催化剂钌结合可以更快地储存和释放氢气。

燃料电池

氢可以用于燃料电池，在那里产生电，热和水作为副产品。这项技术从1959年开始就在几辆汽车上使用，并在载人航天任务中使用。电池由一个阳极(输入氢气)和一个阴极(输入氧气)组成。在阳极一侧，氢分子分裂成电子和质子。这些质子通过电解质膜，电子产生电流。在阴极，质子、电子和氧结合形成水分子。

结论

我们看到了电动飞行的显著发展，但目前低电池能量密度和低产量的太阳能电池限制了这些解决方案，以双座/教练机和滑翔机类型的飞机。它们的功率要求很低，一个大的机翼可能适合太阳能电池部分充电。

通用航空和更大的飞机有更高的能源需求，电力技术无法适应飞机的机翼，这很容易用液体燃料来实现。总而言之，纯电力推进技术还处于起步阶段，在不久的将来，对于比小型双座或滑翔机更大的飞机来说，还没有真正的解决方案。

氢气供电是另一种可能性，但我们需要大量的电力来转化水（不是海水），以获得这种能量载体，纯氢不是在地球上作为碳氢化合物的丰富。只要我们需要石油或天然气，而不是像钍MSR反应器一样的清洁核电（或LFTR，不是铀），我们将更好地使用普通的液体石油基燃料并专注于用混合动力驱动器建立更高效率的燃烧发动机．

EAI写的。