背景：航空减碳的迫切性

商业航空占全球二氧化碳排放量的2.5%，且随着航空需求增长，碳排放压力日益严峻。为实现国际减排目标（如2050年净零-排放），航空业亟需替代传统化石燃料。目前主流方案包括 可持续航空燃料（SAF） 和氢能：

l SAF：通过生物质（植物油、藻类、废弃油脂）或合成工艺（电解水制氢+CO₂捕获）生产，化学性质与传统航空煤油一致，可直接混合使用（最高50%），全生命周期减排高达80%。

l 氢能：质量能量密度为传统燃料的3倍（120 MJ/kg），可实现零碳排放，但需解决存储、运输及燃烧技术难题。

截至2025年，SAF仅占全球航空燃料的0.6%，但需求预计2030年增至45亿加仑（占3.8%）。氢能则处于技术验证阶段，尚未大规模应用。

传统燃料与替代方案的局限性

1. 传统航空煤油：

l 高碳排放（生命周期排放89克CO₂eq/MJ），依赖化石能源。

2. SAF的挑战：

l 成本高昂：当前价格是传统燃料的3-7倍，生物质原料供应有限。

l 生产瓶颈：合成SAF（e-SAF）依赖绿氢与碳捕集，能源消耗大。

l 混合比例限制：目前仅允许50%混合，100%纯SAF需发动机适配。

3. 氢能的障碍：

l 存储与运输：液态氢需-253℃极低温储存，储氢罐设计复杂，机场基础设施需全面改造。

l 燃烧技术：传统发动机无法直接使用氢燃料，氢燃料电池能量密度仅传统发动机一半。

l 环境影响：燃烧可能增加水蒸气排放，加剧航迹云效应。

低场核磁共振技术：氢含量检测的核心利器

原理与优势

低场核磁共振（LF-NMR）基于氢质子（¹H）信号捕捉能力，通过弛豫谱图分析含氢分子的微观运动，实现对燃料成分的定性与定量检测。其在SAF和氢燃料领域的关键应用包括：

1. SAF稳定性与成分分析：

l 快速检测生物柴油氧化稳定性，量化抗氧化剂效果，提升燃料寿命。

l 精准测定混合油品中生物柴油含量，确保符合混合标准（如ASTM D7566）。

2. 氢燃料研发支持：

l 监测木质素喷气燃料等新型储氢材料的氢存储效率，助力高密度氢载体开发。

l 无损分析氢分子在燃料中的分布状态，优化储氢材料结构。

技术优势：

l 绿色高效：无需化学试剂，无污染，5分钟内完成检测。

l 高精度：对氢原子敏感，误差率＜1%，优于传统色谱法。

l 适用性广：可适配实验室与生产线，支持SAF生产质控与氢燃料研发。

未来展望：协同创新推动航空脱碳

l SAF路径：需扩大生物质来源（如废弃物）、降低e-SAF成本，并推动100%纯SAF发动机认证。

l 氢能路径：突破极低温存储技术，开发低NOx燃烧系统，建设“氢枢纽机场"。

l 检测技术升级：低场核磁共振可进一步整合AI算法，实现燃料性能的实时预测与优化。

应用案例：

SAF与氢能是航空业绿色转型的双引擎，而低场核磁共振作为关键技术，将为燃料研发与质量控制提供核心支撑。在政策驱动下（如欧盟SAF强制配额），航空业有望在2030年迎来可持续燃料的规模化拐点。