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不久前，康明斯宣布了一項(xiàng)氫氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(H2-ICE)計(jì)劃，將研制6.7升中型和15升重的氫氣內(nèi)燃機(jī)。
國(guó)內(nèi)、國(guó)際企業(yè)紛紛加大氫氣內(nèi)燃機(jī)的力度，氫氣內(nèi)燃機(jī)能否給汽車內(nèi)燃機(jī)行業(yè)帶來(lái)希望？
氫能是能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要支撐
“作為PLANET 2050可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，我們已經(jīng)制定了包括零排放在內(nèi)的一些重要計(jì)劃，”康明斯公司發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)務(wù)總裁Srikanth Padmanabhan說。降低碳排放量，從油井到車輪的碳排放量，這就要求在能源和電力上創(chuàng)新。盡管電池-電力和燃料電池-電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)都很有發(fā)展前景，但是把成熟的內(nèi)燃機(jī)與氫能技術(shù)結(jié)合起來(lái)，也可以成為未來(lái)零排放解決方案的重要補(bǔ)充。
當(dāng)前，碳達(dá)峰、碳中和已成為全球共識(shí)。各國(guó)、地區(qū)都在按照自己的時(shí)間表行事。“雙碳”目標(biāo)確立，影響了各行各業(yè)，特別是汽車業(yè)，影響巨大。
康明斯是世界范圍內(nèi)柴油、天然氣、混合動(dòng)力等多種動(dòng)力系統(tǒng)的先驅(qū)，其產(chǎn)品涵蓋清潔柴油汽車、天然氣汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車，并致力于為客戶提供多樣化的電力解決方案，以滿足客戶需求。據(jù)了解，基于下一代平臺(tái)，康明斯新型氫內(nèi)燃機(jī)旨在實(shí)現(xiàn)零碳排放，提高功率密度和熱效率。
也有業(yè)內(nèi)人士指出，在世界范圍內(nèi)，隨著碳中和目標(biāo)的確定，發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)將面臨一些挑戰(zhàn)，康明斯氫氣開發(fā)也是轉(zhuǎn)型的體現(xiàn)。在“雙碳”背景下，氫能是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要支撐，氫能作為氫能源汽車的兩大發(fā)展方向，氫能與氫燃料電池汽車并不沖突。
值得一提的是，在由中國(guó)氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟主辦的“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，康明斯已成為中國(guó)氫能聯(lián)盟會(huì)員單位。
在此之前，康明斯副總裁、發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)部總工程師白納川(Jonathan White)表示：“氫氣內(nèi)燃機(jī)項(xiàng)目是對(duì)動(dòng)力電池和可再生天然氣動(dòng)力鏈的補(bǔ)充，為運(yùn)輸工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了更多潛在技術(shù)選擇?！?/span>
據(jù)報(bào)道，康明斯6.7升氫氣內(nèi)燃機(jī)將集中在重型卡車、公交車、挖掘機(jī)和輪式裝載機(jī)上的應(yīng)用，而15公升的氫氣燃料引擎則主要用于重型長(zhǎng)距離卡車。
自主品牌的氫氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)力挑戰(zhàn)依然存在
據(jù)報(bào)道，早在2000年，寶馬公司就生產(chǎn)了15輛世界上第一款能達(dá)到量產(chǎn)水平的氫動(dòng)力車750hL。這款車配有5.4升V12引擎，發(fā)動(dòng)機(jī)可在任何情況下進(jìn)行氫氣和汽油的轉(zhuǎn)換。
第二年，福特還推出了一款福克斯轎車，配有2.0升氫燃料引擎。然而，此后，這一行業(yè)并未激起太大的波動(dòng)。
氫氣內(nèi)燃機(jī)路線多年前被整車企業(yè)置之不理，原因很多，如技術(shù)困難、企業(yè)戰(zhàn)略方向調(diào)整、加氫站建設(shè)滯后、氫氣成本過高等。
我國(guó)首臺(tái)高效、低排放氫氣內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)于2007年在重慶長(zhǎng)安汽車集團(tuán)成功點(diǎn)火。高效率、低排放氫氣內(nèi)燃機(jī)是國(guó)家863計(jì)劃中唯一立項(xiàng)的氫氣燃料項(xiàng)目。
業(yè)內(nèi)人士指出，它的成功點(diǎn)火標(biāo)志著我國(guó)氫內(nèi)燃機(jī)研究技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，為氫氣內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前，自主品牌氫氣內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)研究正在進(jìn)行。
6月17日，長(zhǎng)城汽車“蜂巢”動(dòng)力總成下線，蜂巢能源公司也公布了六款全新引擎的未來(lái)產(chǎn)品計(jì)劃。就是1.5L第五代DHT發(fā)動(dòng)機(jī)、2.0L第五代發(fā)動(dòng)機(jī)、2.0T稀燃預(yù)燃室發(fā)動(dòng)機(jī)、專用合成燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、氫發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)悉，長(zhǎng)城研發(fā)的氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)可輸出最大功率120kW，峰值扭矩230N·m，并配有專門的氫氣直噴系統(tǒng)、高壓耐腐蝕氫氣供應(yīng)系統(tǒng)等多項(xiàng)新產(chǎn)品，使發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率達(dá)到42%。
隨后，廣汽自主開發(fā)的第一臺(tái)氫發(fā)動(dòng)機(jī)成功點(diǎn)火。由此，廣汽發(fā)動(dòng)機(jī)正式步入了“零碳排放”時(shí)代。這款發(fā)動(dòng)機(jī)是基于自主研發(fā)的廣汽第四代發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其熱效率為44%。
新能源汽車產(chǎn)業(yè)獨(dú)立研究人員曹廣平說，將氫作為發(fā)動(dòng)機(jī)的替代燃料，可能是發(fā)動(dòng)機(jī)最后一次機(jī)會(huì)。在他看來(lái)，氫氣內(nèi)燃機(jī)是可以作為電池類、電容型電動(dòng)車的增程器過度使用。氫氣內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燃燒具有其自身的特點(diǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)上還需要更多的改進(jìn)，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還需要很長(zhǎng)時(shí)間。
在此基礎(chǔ)上，曹廣平進(jìn)一步指出，氫氣內(nèi)燃機(jī)是氫燃料電池商品化前的過渡發(fā)動(dòng)機(jī)。在氧消耗較多的情況下，與空氣混合燃燒會(huì)導(dǎo)致氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的氮氧化物排放不可避免，余熱利用不好，熱效率也不高。
這一政策促進(jìn)了氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展
據(jù)麥肯錫咨詢公司介紹，一種技術(shù)方案是拯救內(nèi)燃機(jī)，通過改造為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，使之能夠燃燒氫氣，從而降低排放，或者說，這種技術(shù)選擇，雖然換熱氫氣可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)零碳排放，但是仍然會(huì)產(chǎn)生氮氧化物污染，需要增加催化設(shè)備進(jìn)行后處理，這也是大多數(shù)人認(rèn)為燃料電池汽車清潔利用氫的一個(gè)重要原因。
在歐洲，積極發(fā)展氫能動(dòng)力工業(yè)，除氫燃料電池之外，幾乎所有歐洲主流商業(yè)汽車公司都已開始在氫內(nèi)燃機(jī)上進(jìn)行可行性研究，并成立了氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)盟。
劉漢如認(rèn)為，我國(guó)目前有450萬(wàn)噸以上的工業(yè)副產(chǎn)氫氣，可以直接用于氫氣內(nèi)燃機(jī)。
從可靠性、成本、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面考慮，氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種非常吸引人的零CO2動(dòng)力解決方案。氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)可以充分利用現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)基礎(chǔ)。另外，中國(guó)已有部分企業(yè)和大學(xué)在這方面取得了一定的研究成果。
康明斯一直在積極布局氫能行業(yè)。例如，康明斯一直在發(fā)展氫能運(yùn)輸技術(shù)方面進(jìn)行投資，以氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料電池、電解槽、儲(chǔ)氫罐。
通過與儲(chǔ)氫公司NPROXX的合資企業(yè)康明斯合作，將使燃料電池或氫內(nèi)燃機(jī)與車輛上的高壓氣罐和供應(yīng)線路結(jié)合起來(lái)。同時(shí)，NPROXX還負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、開發(fā)和制造高壓氫儲(chǔ)存容器，以實(shí)現(xiàn)快速氫化。高能量密度的氫氣可在不影響汽車負(fù)荷和運(yùn)量的前提下，方便地實(shí)現(xiàn)車用氣儲(chǔ)存。
從而為我國(guó)氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展提供一定的思路。公司首席執(zhí)行官李豐軍表示，我國(guó)氫能的技術(shù)基礎(chǔ)和工業(yè)基礎(chǔ)基本已形成，但雙極板、膜電極催化劑、碳紙、在質(zhì)子膜材料等方面仍需突破，需要汽車企業(yè)、石化企業(yè)、造紙企業(yè)和行業(yè)組織共同攻關(guān)，氫能產(chǎn)業(yè)處于培育期。
值得注意的是，今年八月，工信部在《對(duì)十三屆全國(guó)人大四次會(huì)議第5736號(hào)建議的答復(fù)》中指出，將根據(jù)氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣情況，對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系的適應(yīng)性和差異性進(jìn)一步進(jìn)行評(píng)估，提前規(guī)劃相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，適時(shí)推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的制定，有力地支持氫氣汽車科學(xué)、合理發(fā)展。
也有業(yè)內(nèi)人士指出，工信部曾召開過專題討論，既鼓勵(lì)發(fā)展氫氣產(chǎn)業(yè)，又大力發(fā)展氫氣內(nèi)燃機(jī)，這樣的政策刺激或?qū)⒋龠M(jìn)氫內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展。
往期精選回顧：
邀請(qǐng)函|2022第二屆世界綠色氫能發(fā)展大會(huì)暨中國(guó)國(guó)際綠色氫能技術(shù)博覽會(huì)
