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國內外企業發力氫內燃機 自主品牌挑戰仍存

  • 發表于: 2021-11-23 10:25:02 來源:中國汽車報

前不久,康明斯宣布開展氫燃料內燃機(H2-ICE)計劃,將開發6.7升中型和15升重型氫內燃機。

在“雙碳”目標下,國內外企業都在發力氫內燃機,氫內燃機能否給汽車內燃機行業帶來希望?

氫能成為能源轉型升級重要支撐

康明斯公司發動機業務總裁潘澍康(Srikanth Padmanabhan)說:“作為PLANET 2050可持續發展戰略的一部分,我們制定了重要計劃,包括零排放計劃。減少從油井到車輪(well-to-wheels)的碳排放,需要在能源和電力解決方案方面進行創新。雖然電池-電動和燃料電池-電動動力系統都很有前景,但將成熟的內燃機與氫能技術相結合,也可為今后的零排放解決方案提供重要補充。”

當下,碳達峰、碳中和已成為全球共識。各個國家、地區正在按各自時間表行動。“雙碳”目標確立,影響各行各業的產業重構,尤其對汽車產業影響巨大。

作為全球柴油、天然氣、混合動力等多元動力系統的先行者,康明斯從清潔柴油汽車到天然氣汽車、純電動汽車、燃料電池汽車,一直致力于為客戶提供多元化動力解決方案,滿足客戶需求。記者了解到,基于下一代平臺,康明斯新型氫內燃機的目標是實現零碳排放、提升功率密度和熱效率。

有行業人士指出,隨著各國碳中和目標的確立,發動機企業將面臨一定的挑戰,康明斯開發氫內燃機也是轉型的體現。氫能是“雙碳”背景下實現能源轉型升級的重要支撐,作為氫能源汽車的兩個發展方向,氫內燃機汽車和氫燃料電池汽車并不沖突。

值得注意的是,在中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟舉辦的“十四五”氫能產業發展論壇上,康明斯已經成為中國氫能聯盟成員單位。

此前,康明斯副總裁、發動機事業部總工程師白納川(Jonathan White)表示:“作為動力電池及可再生天然氣動力鏈的補充,氫內燃機項目為運輸業實現可持續發展提供了更多地潛在技術選擇。”

據悉,康明斯6.7升氫內燃機將側重用于中型卡車、公共汽車、挖掘機及輪式裝載機的應用,15升氫燃料發動機將主要應用于重型長途卡車。

自主品牌發力氫內燃機挑戰依舊存在

記者了解到,早在2000年,寶馬就制造了15輛世界首款可以達到量產級別的氫氣發動機汽車寶馬750hL。該車配裝5.4升V12發動機,發動機可以在氫燃料和汽油間任意變換。

次年,福特也發布了一款以??怂篂樵?、配裝2.0升氫氣發動機的轎車。不過,之后在行業內并沒有激起太大的水花。

氫內燃機路線多年前被整車企業放置一邊,原因是多方面的,比如技術難度較大、企業戰略方向調整、加氫站建設滯后、氫氣成本高昂等。

2007年,我國自主研制的第一臺高效低排放氫內燃機在重慶長安汽車集團成功地實現點火。高效低排放氫內燃機是國家“863計劃”惟一立項的氫燃料重點項目。

行業人士指出,它的成功點火標志著我國氫內燃機研究技術已經獲得了突破性的進展,為氫內燃機的產業化打下了基礎。當前,自主品牌氫內燃機的技術研究還在進行中。

今年6月17日,長城汽車蜂巢動力第1000萬臺發動機下線,蜂巢動力還展示了未來的產品規劃,其中包括6款全新發動機,即1.5L第五代DHT發動機、2.0L第五代發動機、2.0T稀燃預燃室發動機、合成燃料專用發動機、氫氣發動機。據了解,長城研發的氫氣發動機能輸出最大功率120kW,峰值扭矩230N·m,并且配裝氫氣專用直噴系統、高壓耐腐蝕氫氣供給系統等多項新產品,發動機的熱效率達到42%。

緊接著,廣汽自主研發的首款氫氣發動機點火成功。這標志著廣汽發動機正式邁入“零碳排放”時代。該款發動機是基于廣汽第四代發動機平臺自主研發的,廣汽集團擁有完全自主知識產權,熱效率為44%。

新能源汽車行業獨立研究者曹廣平表示,氫作為代用燃料為發動機所使用,可能是發動機最后的一點機會。他認為,氫內燃機有可能作為電池類、電容類電動汽車的增程器過渡使用。氫內燃機的缸內燃燒有其自身特點,在發動機設計上需要進行較多改進,產業化應用或需很長過程才有可能實現。

曹廣平進一步指出,氫內燃機是氫燃料電池商業化之前的一種過渡性質的發動機。除非使用更多的氧氣,否則,用空氣配合燃燒,氫發動機的氮氧化物排放不可避免;余熱得不到很好利用,熱效率不高。

政策或將助力氫內燃機發展

麥肯錫咨詢公司稱,氫內燃機或可拯救內燃機汽車,通過改裝傳統內燃機,使其燃燒氫氣,是實現內燃機減少排放并持續生存的一個技術選項;不過,改燒氫氣后,內燃機雖然可實現零碳排放,但依舊會產生氮氧化物污染,需要增加催化設備進行后處理,這也是多數人認為燃料電池汽車是清潔利用氫的重要原因。

吉利商用車首席科學家劉漢如介紹,歐洲正在大力發展氫能動力產業;除了氫燃料電池外,歐洲幾乎所有主流商用車企業都已開始對氫內燃機的可行性研究,已經成立了氫氣發動機聯盟。

劉漢如認為,我國現有工業副產制氫潛力450萬噸以上,可直接用于氫內燃機使用。

考慮到可靠性、成本、經濟性等因素,氫氣發動機是一個非常有吸引力的零二氧化碳商用車動力解決方案。氫內燃機可充分利用現有內燃機產業基礎。此外,中國已經有部分企業和高校在該領域取得一些研究成果。

一直以來,康明斯都在積極布局氫能產業。比如,康明斯正在持續投資研發氫能交通技術,研究對象包括氫燃料發動機、燃料電池、電解槽和儲氫罐。

康明斯與儲氫企業NPROXX的合資伙伴關系,將促成燃料電池或氫內燃機機與車輛上高壓氣罐和供應線集成能力。NPROXX也是設計、開發和制造高壓氫存儲容器的領先供應商,為用戶實現快速加氫。氫的高能量密度保證了在不影響車輛有效負載或運輸里程的情況下,能夠輕松集成車載氣體存儲。

這或許能給我國企業布局氫內燃機提供一些思路。中汽創智首席執行官李豐軍表示,國內氫能技術基礎和產業基礎基本上已經形成,但在雙極板、膜電極催化劑、碳子、質子膜材料等方面還有待突破,需要汽車企業、石化企業甚至造紙企業以及行業組織聯合攻關,氫能產業還處在培育期。

值得一提的是,今年8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》中表示,將根據氫氣發動機技術進步和應用推廣情況,進一步評估現行標準體系的適應性和差異性,提前布局相關標準預研,適時推動標準制定,有力支撐氫氣汽車科學合理發展。

有行業人士指出,工信部曾經召開專題會議,鼓勵發展氫能產業,同時大力開發氫內燃機,這種政策的刺激或許會對氫內燃機的發展起到促進作用。(記者 趙瓊)

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