Hydrogen fuel cell integrated turbofan engines offer lower costs when climate impact accounted for aviation purposes
Notice bibliographique
Résumé
The aviation sector is projected to account for over a quarter of global greenhouse gas emissions in the coming decades. Current reliance on kerosene-fueled turbofan engines leads to significant fuel losses, low exergy efficiency, and severe environmental impacts. This study proposes and evaluates a hybrid turbofan configuration that decouples the fan-stage from the turbine using a solid oxide fuel cell (SOFC) powered by hydrogen. The system is assessed through a comprehensive thermodynamic, exergoeconomic, and exergoenvironmental framework, benchmarked against conventional engines. Thermodynamic cycle analysis shows that SOFC integration improves overall thermal efficiency by approximately 14–22% in the core, with gains of ∼0.3 in thermal efficiency. Despite a 40% increase in relative system cost due to hydrogen and SOFC complexity, exergoeconomic evaluation indicates long-term savings from lower fuel consumption. Exergoenvironmental analysis reveals an 89% reduction in emission damage cost and a 68% drop in total environmental impact, with hydrogen eliminating CO 2 , SO 2 , and UHC emissions and reducing NO x by 35%. Climate simulations indicate that SOFC hybrids lower the aviation-induced global surface temperature rise by over 75% through 2100. The system achieves over $26 million in avoided environmental damage over its operational lifetime. While the SOFC hybrid engine entails higher initial investment and design complexity, it offers a practical and forward-looking solution for aviation decarbonization. The proposed configuration aligns with international climate targets and presents a viable transition pathway for future aircraft propulsion systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».