卡车之家
有卡车的地方 就有卡车之家
立即打开
返回

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

2021-07-22 04:00:00 袁圣

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

打开卡车之家看图省50%流量

【卡车之家 原创】提起卡车发动机的燃料你会想到什么?柴油?燃气?如果我说在很早之前,国内外大厂就已经将目光转向了氢气,这个最近刚刚因为氢燃料电池而火爆的能源上,你信吗?

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

康明斯带来“新思路” 但乘用车早已试水

就在前几天,7月13日世界内燃机巨头康明斯宣布了一件事,他们已经开始了氢燃料内燃机的前瞻性测试。简单的说,就是他们已经开始着手测试收集数据,准备研究烧氢气的发动机了。听到氢气燃料的发动机,可能很多卡友会心生疑问:“这是不是又蹦出来个卖概念的产品?华而不实?”

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

其实在世界上早就有了烧氢气的发动机。早在2000年,宝马就发布了搭载氢燃料发动机的产品750HL。有资料显示,这款宝马7系氢燃料车,搭载了一台6.0升V12氢/汽油双燃料发动机,其氢燃料是通过进气歧管进入到气缸内参与燃烧的,能够输出260马力和390牛米的扭矩,基本上与汽油带来的动力输出是相同的。有消息称,这款车总计生产了15台。而在国内,长安于2008年发布过概念车氢程,其搭载的也是以氢气作为燃料的发动机。在卡车方面研发测试卡车氢燃料发动机的,也不止康明斯一家。据卡家内部大牛爆料,国内装载氢气内燃机的卡车在新疆已经测试很久了。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

由此可见,其实氢燃料发动机并不是一个“空穴来风”之物,只不过其发展似乎被人遗忘了多年。那么氢燃料发动机如果运用到卡车上需要做出什么调整呢?简单地说,从宝马之前的氢燃料发动机参数来看,至少我们能够看出:氢燃料发动机的输出特性更像是汽油发动机的,如果将其用在卡车上,我们需要对其重新研发,使其输出更大的扭矩。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

氢燃料发动机将会带来什么好处?

那么,既然氢燃料发动机并不是一个空穴来风的东西,那么我们为什么要研发它?它又将会给我们带来什么好处呢?同样是用氢气,直接用氢燃料电池不好吗?没关系,这些问题咱们一一解答。首先咱们先聊聊环保上的相关问题,学过初中化学的卡友们肯定都知道氢气燃烧,在理想状态下只产生水。而这,就无形中减少了碳排放和其他有害气体的排放量,这能够有效助力国家倡导的“碳中和”目标达成。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

那么,面对日益恶化的全球环境,和愈发严苛的环保要求,氢燃料发动机如果控制得当,基本上可以做到“无污染”。因此,氢燃料内燃机如果真的出现了,那么在理想工况下,它可能真的只排放水,而其他的排放污染物,也最多是以氮氧化物为主。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

氢内燃机给我们带来的第二个好处,可能就是售价了。而这也是它比氢燃料电池这个解决方案好的一个直接原因。在当下同样是用氢气的氢燃料电车,因为其核心器件质子交换膜,在制造过程中需要用到大量贵金属,所以它的售价并不低。而氢内燃机,其原理与传统柴油机、LNG机相似,成本不会太高,售价也不会太高。至少氢内燃机的车辆,我们还是能够买得起的。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

此外,其实氢气不光适合用在燃料电池里发电,它也是一种极佳的内燃机燃料。根据国外早期的研究数据显示,氢气具有单位质量低,但热值很高,其热值可以达到汽油的2.7倍。同时,其可燃混合气的的浓度范围也更大,在更稀薄的环境下也能燃烧,而且其拥有自燃温度更高、燃烧速度更快、扩散系数更高等等特性。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

或许前面那些特性,有很多卡友看不懂。没关系,咱们简单的说一下,其意思就是氢气更容易与空气混合,更好点燃,更好实现更高的压缩比,效率高、省燃料、动力好。从国外早年的数据来看,基本上它的热效率能够比汽油高上25%-30%,甚至还有过氢燃料内燃机将会与燃料电池系统的综合效率相当的说法。可见,氢内燃机前景非常好。

更好的氢内燃机为何早没有发展起来?

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

当然了,氢能源如果做内燃机的话,除了优点也有很多问题亟待解决。比如氢气如何制取、如何运输等等。首先,氢气的制取就是一个非常大的问题。我们查询了最近的相关信息,目前制取氢气主要有几种方法:电解水、甲醇裂解、焦炉气取纯氢、天然气制取等等。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

而在这其中,电解水的方式成本较高、耗电量巨大;而甲醇裂解的方式,则生产规模有限;天然气制取的方式,相较来说工艺复杂、原材料利用率也不高,最重要的是天然气属于我国的缺乏资源,不利于我国的长久发展。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

相较之下,焦炉气中取纯氢法具有低成本、规模大的特点,更加适合我国的国情。而且,这种方法制取的氢气属于钢铁产业中的副产品,成本能够进一步降低,但缺点是其会产生一定的污染。当然,氢气的制取还有其他方式,比如空气分离法等等,在这里我们就不赘述了。总而言之,氢气虽然目前还没有绝对低成本、无污染的制取方式。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

但由于我国钢铁产业较为发达,其实氢气并不非常稀缺。如果氢能源能够大量运用,其实从一定角度上,能够解决我国石油、天燃气大量依赖于进口的现状。能源这个“脖子”不再掌握在外人手里,这无疑对于军事、经济发展都是有着巨大好处的。当然,这一切的前提都是我国能够发展好制氢这一关键技术。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

此外,由于氢分子的体积较小,渗透性很强,所以在有些情况下,它容易穿透金属,从而造成细小裂痕,让金属发“脆”从而导致氢脆和氢气泄露的现象发生,同时氢气燃烧的温度也要更高,这样一来,氢燃料发动机就对氢气的存储和发动机的材质提出了更高的要求。材质要求能够抵御氢脆,防止氢气泄露,而发动机则在这之上还要加上一个耐高温。

发动机直接烧氢气?新型发动机研发中 能否成未来主流?

而这些,就是未来亟待解决的问题了。我们能不能开上一个高效、省心、便宜的氢气内燃机车。又或者说氢气内燃机能否成为将来的主流卡车动力,也就看这些东西做得好不好了。

●  编后语:

简单地说,氢内燃机能够让我们获得跟现在柴油机没有两样的驾驶体验。对于国家呢?它能够助力我们摆脱对能源进口的依赖。对于环保呢?它能带给我们更加洁净的环境。只不过,它现在还有一些问题没有解决,但相信在国家的大力扶植之下,氢内燃机应该很快就能与我们见面了,你期待吗?(文/袁圣)

点击阅读全文
行业动态时事热点氢能源
打开APP,看更多精彩内容
打开APP,看更多精彩内容
加载评论

前往卡车之家APP查看评论

体验更佳