德國推進飛機直接制氫技術(shù)：3D打印高溫輕量化反應器獲資助

德國聯(lián)邦議會國務秘書Matthias Hauer在德國亞琛弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（Fraunhofer ILT） 向InnoWaerm項目頒發(fā)資助批準。該項目由德國聯(lián)邦研究、技術(shù)與航天部（BMFTR） 資助約 150萬歐元，旨在開發(fā)能夠耐高溫的輕量化反應器，材料為鈦鋁合金，并通過增材制造（3D打印）進行生產(chǎn)。該反應器可在飛機、農(nóng)業(yè)機械或重型車輛上直接生成氫氣。

2026年2月10日，BMFTR議會國務秘書Matthias Hauer在德國亞琛向項目負責人Andreas Vogelpoth及其團隊正式頒發(fā)了該項目的資助批準。

Matthias Hauer表示：“通過‘德國高科技議程’，我們正在為德國作為創(chuàng)新中心設定明確的科研和經(jīng)濟政策方向。目標是系統(tǒng)地將科學卓越成果轉(zhuǎn)化為可市場化技術(shù)和社會應用。BMFTR 的 VIP+ 驗證資助計劃為研究成果走向價值創(chuàng)造搭建了可靠橋梁。InnoWaerm項目正是這一計劃的典型案例，其創(chuàng)新制造工藝將為未來具有競爭力且可持續(xù)的交通方式作出重要貢獻。”

出席活動的除了政府代表外，還有來自弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所（ILT） 和弗勞恩霍夫微工程與微系統(tǒng)研究所（IMM） 的科研人員。ILT方面出席的包括研究所所長Jochen Stollenwerk博士、激光粉末床熔融（LPBF）部門負責人Tim Lantzsch博士，以及未來將擔任項目科學負責人的Alexander Neuke。

項目負責人Andreas Vogelpoth 表示：“通過 InnoWaerm 項目，我們正在開發(fā)一種解決方案，使氫能系統(tǒng)能夠在移動重型應用中實現(xiàn)緊湊、輕量和高可靠性。我們的技術(shù)為飛機和大型農(nóng)業(yè)機械等電池難以勝任的應用場景提供了實現(xiàn)氣候中性動力的基礎。”隨后，代表團參觀了實驗室，項目團隊正在那里開發(fā)新型輕量化換熱器和反應器。

來自弗勞恩霍夫IMM 研究所（位于德國美因茨） 的副所長Gunther Kolb也參加了此次活動，他同時負責分布式氫能技術(shù)部門。此次會議為各方提供了直接交流機會，討論了技術(shù)挑戰(zhàn)、增材制造的潛力以及未來實現(xiàn)工業(yè)化應用的步驟。

該項目由Fraunhofer ILT負責協(xié)調(diào)，項目周期為24個月。Fraunhofer IMM將利用其在緊湊型制氫反應器系統(tǒng)方面多年的經(jīng)驗參與項目開發(fā)。兩個研究所將緊密合作，將新的制造技術(shù)與能源和交通領域的實際應用需求結(jié)合起來。

Gunther Kolb表示：“憑借我們在氫能技術(shù)方面的多年經(jīng)驗，我們?yōu)镮nnoWaerm項目提供系統(tǒng)集成視角，從微反應器中的化學反應到最終應用場景。”

InnoWaerm項目的目標是開發(fā)適用于重型商用車輛和航空領域的高溫耐受輕量化換熱器與反應器。這些設備不僅包括用于高效能源利用的傳統(tǒng)換熱器，還包括所謂的微反應器，可將甲醇或氨等液體燃料轉(zhuǎn)化為氫氣，然后用于動力系統(tǒng)。

研究人員使用的是鈦鋁合金（Titanium Aluminide），這是一種極輕、耐高溫且耐腐蝕的合金，并通過增材制造技術(shù)加工。項目采用的激光粉末床熔融（LPBF）3D打印技術(shù)在Fraunhofer ILT得到了進一步改進，使得此前難以加工的脆性鈦鋁合金材料能夠被有效處理。

Vogelpoth 解釋說：“鈦鋁合金屬于金屬間化合物，同時具有金屬和陶瓷材料的特性。這種特殊合金非常輕、耐高溫，但也非常脆且難加工。因此過去幾乎無法用于復雜結(jié)構(gòu)部件。通過我們開發(fā)的激光熔化預熱技術(shù)，這一問題得到解決，從而能夠制造出足夠輕的微結(jié)構(gòu)反應器，用于飛機到農(nóng)業(yè)機械等移動設備。”

過去，鈦鋁合金通常只能通過電子束熔化或鑄造等復雜工藝加工，而增材制造技術(shù)則可以生產(chǎn)精確幾何結(jié)構(gòu)，并根據(jù)熱傳導和流體動力學需求進行優(yōu)化設計。

Vogelpoth總結(jié)道：“我們想證明的是：這項技術(shù)可行、可制造，而且具有應用價值。”

項目團隊還將與Fraunhofer IMM合作，將這些3D打印反應器組件與燃料電池系統(tǒng)結(jié)合，開發(fā)用于移動設備的反應器單元，實現(xiàn)輕量化與高溫耐受性兼具。

航空領域是該項目的重點應用場景。在飛機上，每一公斤重量都至關重要，同時對零排放動力系統(tǒng)的需求也在不斷增加。該項目開發(fā)的反應器模塊能夠通過液體化學載體現(xiàn)場制氫，從而避免使用復雜的高壓氫氣儲罐，并在航程和安全性方面提供更多空間。

這種技術(shù)特別適用于混合動力系統(tǒng)，在此類系統(tǒng)中，燃料電池與化學能源載體結(jié)合，可實現(xiàn)靈活且低排放的能源供應。對于農(nóng)業(yè)機械或重型商用車輛等高負載移動設備，這種方案同樣具有巨大優(yōu)勢。輕量化、高耐溫性和緊湊設計在空間受限且效率要求高的應用場景中尤為重要。

在項目的下一階段，研究重點將轉(zhuǎn)向真實運行條件下的驗證。項目團隊計劃證明該技術(shù)具備工業(yè)化制造能力，并展示其在航空領域氣候中性動力系統(tǒng)中的應用潛力。

（素材來自：InnoWaerm 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）