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不久前，康明斯宣布了一項氫氣燃料發(fā)動機(H2-ICE)計劃，將研制6.7升中型和15升重的氫氣內(nèi)燃機。
國內(nèi)、國際企業(yè)紛紛加大氫氣內(nèi)燃機的力度，氫氣內(nèi)燃機能否給汽車內(nèi)燃機行業(yè)帶來希望？
氫能是能源轉(zhuǎn)型升級的重要支撐
“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)的一些重要計劃，”康明斯公司發(fā)動機業(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-電動動力系統(tǒng)都很有發(fā)展前景，但是把成熟的內(nèi)燃機與氫能技術(shù)結(jié)合起來，也可以成為未來零排放解決方案的重要補充。
當前，碳達峰、碳中和已成為全球共識。各國、地區(qū)都在按照自己的時間表行事?！半p碳”目標確立，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、混合動力等多種動力系統(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，康明斯新型氫內(nèi)燃機旨在實現(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)，隨著碳中和目標的確定，發(fā)動機企業(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，氫能是實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級的重要支撐，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，康明斯已成為中國氫能聯(lián)盟會員單位。
在此之前，康明斯副總裁、發(fā)動機事業(yè)部總工程師白納川(Jonathan White)表示：“氫氣內(nèi)燃機項目是對動力電池和可再生天然氣動力鏈的補充，為運輸工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了更多潛在技術(shù)選擇?！?/span>
據(jù)報道，康明斯6.7升氫氣內(nèi)燃機將集中在重型卡車、公交車、挖掘機和輪式裝載機上的應(yīng)用，而15公升的氫氣燃料引擎則主要用于重型長距離卡車。
自主品牌的氫氣內(nèi)燃機發(fā)力挑戰(zhàn)依然存在
據(jù)報道，早在2000年，寶馬公司就生產(chǎn)了15輛世界上第一款能達到量產(chǎn)水平的氫動力車750hL。這款車配有5.4升V12引擎，發(fā)動機可在任何情況下進行氫氣和汽油的轉(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。
氫氣內(nèi)燃機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。
我國首臺高效、低排放氫氣內(nèi)燃發(fā)動機于2007年在重慶長安汽車集團成功點火。高效率、低排放氫氣內(nèi)燃機是國家863計劃中唯一立項的氫氣燃料項目。
業(yè)內(nèi)人士指出，它的成功點火標志著我國氫內(nèi)燃機研究技術(shù)取得了突破性進展，為氫氣內(nèi)燃機的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前，自主品牌氫氣內(nèi)燃機的技術(shù)研究正在進行。
6月17日，長城汽車“蜂巢”動力總成下線，蜂巢能源公司也公布了六款全新引擎的未來產(chǎn)品計劃。就是1.5L第五代DHT發(fā)動機、2.0L第五代發(fā)動機、2.0T稀燃預(yù)燃室發(fā)動機、專用合成燃料發(fā)動機、氫發(fā)動機。據(jù)悉，長城研發(fā)的氫燃料發(fā)動機可輸出最大功率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)等多項新產(chǎn)品，使發(fā)動機熱效率達到42%。
隨后，廣汽自主開發(fā)的第一臺氫發(fā)動機成功點火。由此，廣汽發(fā)動機正式步入了“零碳排放”時代。這款發(fā)動機是基于自主研發(fā)的廣汽第四代發(fā)動機平臺，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，其熱效率為44%。
新能源汽車產(chǎn)業(yè)獨立研究人員曹廣平說，將氫作為發(fā)動機的替代燃料，可能是發(fā)動機最后一次機會。在他看來，氫氣內(nèi)燃機是可以作為電池類、電容型電動車的增程器過度使用。氫氣內(nèi)燃機缸內(nèi)燃燒具有其自身的特點，在發(fā)動機設(shè)計上還需要更多的改進，要實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還需要很長時間。
在此基礎(chǔ)上，曹廣平進一步指出，氫氣內(nèi)燃機是氫燃料電池商品化前的過渡發(fā)動機。在氧消耗較多的情況下，與空氣混合燃燒會導致氫氣發(fā)動機的氮氧化物排放不可避免，余熱利用不好，熱效率也不高。
這一政策促進了氫氣發(fā)動機的發(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，通過改造為傳統(tǒng)內(nèi)燃機，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現(xiàn)發(fā)動機零碳排放，但是仍然會產(chǎn)生氮氧化物污染，需要增加催化設(shè)備進行后處理，這也是大多數(shù)人認為燃料電池汽車清潔利用氫的一個重要原因。
在歐洲，積極發(fā)展氫能動力工業(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)燃機上進行可行性研究，并成立了氫氣發(fā)動機聯(lián)盟。
劉漢如認為，我國目前有450萬噸以上的工業(yè)副產(chǎn)氫氣，可以直接用于氫氣內(nèi)燃機。
從可靠性、成本、經(jīng)濟性三個方面考慮，氫氣發(fā)動機是一種非常吸引人的零CO2動力解決方案。氫氣發(fā)動機可以充分利用現(xiàn)有的內(nèi)燃機工業(yè)基礎(chǔ)。另外，中國已有部分企業(yè)和大學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)展氫能運輸技術(shù)方面進行投資，以氫燃料發(fā)動機、燃料電池、電解槽、儲氫罐。
通過與儲氫公司NPROXX的合資企業(yè)康明斯合作，將使燃料電池或氫內(nèi)燃機與車輛上的高壓氣罐和供應(yīng)線路結(jié)合起來。同時，NPROXX還負責設(shè)計、開發(fā)和制造高壓氫儲存容器，以實現(xiàn)快速氫化。高能量密度的氫氣可在不影響汽車負荷和運量的前提下，方便地實現(xiàn)車用氣儲存。
從而為我國氫氣發(fā)動機的發(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《對十三屆全國人大四次會議第5736號建議的答復(fù)》中指出，將根據(jù)氫氣發(fā)動機的技術(shù)進步和應(yīng)用推廣情況，對現(xiàn)有標準體系的適應(yīng)性和差異性進一步進行評估，提前規(guī)劃相關(guān)標準預(yù)研，適時推進標準的制定，有力地支持氫氣汽車科學、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，既鼓勵發(fā)展氫氣產(chǎn)業(yè)，又大力發(fā)展氫氣內(nèi)燃機，這樣的政策刺激或?qū)⒋龠M氫內(nèi)燃機的發(fā)展。
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