氫氣內(nèi)燃機有望納入氫能發(fā)展戰(zhàn)略
發(fā)布時間：
2022-06-02
業(yè)內(nèi)人士認為，氫燃料內(nèi)燃機重新引起行業(yè)關(guān)注，或能成為氫能汽車的重要技術(shù)路徑之一，但氫燃料內(nèi)燃機的技術(shù)可行性、成本、經(jīng)濟性、配套設施建設等問題需要進一步評估。
近日，工信部在答復人大代表兩項氫能相關(guān)的建議時表示，將積極配合相關(guān)部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，研究推動把氫氣內(nèi)燃機納入氫能發(fā)展戰(zhàn)略中予以支持。
業(yè)內(nèi)人士認為，氫燃料內(nèi)燃機重新引起行業(yè)關(guān)注，或能成為氫能汽車的重要技術(shù)路徑之一，但氫燃料內(nèi)燃機的技術(shù)可行性、成本、經(jīng)濟性、配套設施建設等問題需要進一步評估。
契合降碳理念
不同于氫燃料電池的工作原理，氫內(nèi)燃機與傳統(tǒng)的汽柴油車用發(fā)動機類似，同樣是將化學能轉(zhuǎn)化為機械能，只是燃料變成了氫氣而非化石燃料。
“交通領(lǐng)域碳排放約占28%，承擔著較大的的減碳任務，這一領(lǐng)域減碳技術(shù)的進步和產(chǎn)品的更新將有利于碳中和目標的實現(xiàn)。目前，化石燃料為主的內(nèi)燃機汽車仍然占據(jù)90%以上。”中國汽車技術(shù)研究中心高級工程師張長令認為，氫燃料內(nèi)燃機以氫氣為燃料，基本不產(chǎn)生碳排放，不僅是一種新的技術(shù)路線，也是交通領(lǐng)域降碳的有效手段。
今年4月，豐田汽車官方宣布將開始研發(fā)氫燃料內(nèi)燃機，直接燃燒氫氣產(chǎn)生動力。豐田社長豐田章男認為，氫氣清潔零污染，且燃燒速度快，能夠同時實現(xiàn)零碳排放和高熱效率。不過從全球來看，氫內(nèi)燃機這一技術(shù)仍未迎來規(guī)模化應用，仍處于初期的實驗室研發(fā)狀態(tài)。
采訪過程中記者了解到，早在20多年前，寶馬汽車就已經(jīng)進行過氫內(nèi)燃機研發(fā)探索。2000年，寶馬生產(chǎn)了15輛氫燃料發(fā)動機汽車，采用了燃油、氫氣切換利用的技術(shù)路線，但目前為止，研發(fā)進度止步于這15輛汽車中。
促進氫能技術(shù)多元化發(fā)展
張長令認為：“近幾年，氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展火熱，氫能產(chǎn)業(yè)涉及氫氣制備、儲運、加注等氫氣供給及氫能技術(shù)的應用，環(huán)節(jié)眾多，但目前國內(nèi)對于氫能技術(shù)的應用過多聚焦于燃料電池汽車。氫燃料內(nèi)燃機作為氫能技術(shù)在移動領(lǐng)域應用的一條新的技術(shù)路線，既能促進車用能源的多元化，也同樣能夠推進氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)路徑多元化。”
事實上，我國早已開始鼓勵對汽車發(fā)展技術(shù)路徑的多元化探索。2017年4月，工信部、發(fā)展改革委、科技部聯(lián)合印發(fā)《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，明確指出“推動先進燃油汽車、混合動力汽車和替代燃料汽車研發(fā)。鼓勵天然氣、生物質(zhì)等資源豐富的地區(qū)發(fā)展替代燃料汽車，允許汽車出廠時標稱油氣兩用，開展試點和推廣應用，促進車用能源多元化發(fā)展”。
正是在此基礎上，工信部近日提出，接下來將積極配合相關(guān)部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，研究推動將氫氣內(nèi)燃機納入其中予以支持。
“經(jīng)過多年研發(fā)努力，已經(jīng)克服了氫燃料內(nèi)燃機存在的一些問題，如熱效率已突破42%，爆震、高壓缸內(nèi)直噴、點火角控制都得到很好的解決，但也還有一些問題尚待解決。”北京久安通氫能科技有限公司總經(jīng)理、教授級高級工程師張立芳表示，氫燃料內(nèi)燃機的效率在逐漸提高，目前百公里氫耗約1公斤多。
“事實上，與傳統(tǒng)汽柴油等燃料相比，燒氫雖沒有硫化物等污染氣體排放，但由于氫內(nèi)燃機需要氫混合一部分空氣燃燒提供動力，因此仍然存在氮氧化物的排放問題，目前已在技術(shù)上有一定突破，能夠?qū)⑦@一排放指標比燃油車的G5排放標準低近2倍的水平。”張立芳介紹稱。
“如果發(fā)展到同等規(guī)模，氫燃料內(nèi)燃機汽車的制造成本可能比燃料電池汽車低很多，氫燃料內(nèi)燃機用舊發(fā)動機就可以進行改裝，且改造成本不高，經(jīng)濟性有優(yōu)勢。”張立芳表示，我國目前已有數(shù)輛氫燃料內(nèi)燃機汽車在進行數(shù)據(jù)驗證，北京理工大學、天津大學、一汽、長城汽車、長安汽車、濰柴、玉柴等都在積極研發(fā)中。
需進一步論證可行性
雖然氫燃料內(nèi)燃機重新回到人們的視野，但是否應該大力推廣發(fā)展仍需要進一步評估論證。
“發(fā)展氫燃料內(nèi)燃機可以借助原有的內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)基礎，且國內(nèi)的內(nèi)燃機企業(yè)數(shù)量眾多。但值得注意的是，如果傳統(tǒng)內(nèi)燃機企業(yè)尋求綠色低碳轉(zhuǎn)型，氫燃料內(nèi)燃機能否是一條可行的路子有待論證，其技術(shù)復雜程度、可行性以及氫燃料內(nèi)燃機本身的效率、燃料的供給等問題，同時還要考慮企業(yè)現(xiàn)有的資源如何利用。”張長令認為。
“在技術(shù)層面，仍需驗證氫腐蝕和氫脆對氫燃料發(fā)動機結(jié)構(gòu)和發(fā)動機內(nèi)部材料的影響，此外，在氫的環(huán)境下，如何避免發(fā)動機所需的潤滑油變質(zhì)、乳化，都需要進一步研究。”張立芳表示。
張立芳強調(diào)，燃料電池所需的氫氣純度要求更高，而氫燃料內(nèi)燃機可適當吃“粗糧”，在綠氫價格尚未降低的前提下，可利用灰氫解決氫燃料內(nèi)燃機汽車的氫源問題，因此氫的使用成本會更低。
氫燃料內(nèi)燃機與燃料電池所用氫氣在純度、雜質(zhì)要求方面差距較大，如果用現(xiàn)有的加氫站作為氫燃料內(nèi)燃機汽車的供氫基礎設施，可能是一種資源浪費。張長令直言，如果大力推廣氫燃料內(nèi)燃機，關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、技術(shù)體系建設，以及氫燃料內(nèi)燃機汽車的示范推廣、配套基礎設施建設等方面將投入巨大，此外對頂層設計、產(chǎn)業(yè)管理、產(chǎn)業(yè)體系建設而言都是龐大的工程，如何解決好這些問題值得深入思考。
此外，張立芳表示，氫燃料內(nèi)燃機目前還沒有相關(guān)行業(yè)標準，其推廣發(fā)展需要相應的政策指導和支持措施，同時建立標準體系、試點示范項目和配套供氫系統(tǒng)。
工信部也在答復中強調(diào)，下一步將根據(jù)氫氣發(fā)動機技術(shù)進步和應用推廣情況，進一步評估現(xiàn)行標準體系的適應性和差異性，提前布局相關(guān)標準預研，適時推動急需標準制定。
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