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氢内燃机与氢燃料电池 谁更能代表未来?

2022-03-16 10:167320

我们在初中时学过氢的性质,它是元素周期表上的第一个元素,也是宇宙中第一个原子。它本身可以与氧气一起燃烧,并释放出大量的热能和水。火箭发动机中的液氢液氧发动机也是比冲量最大的发动机。所以用氢作为汽车内燃机的燃料是完全有可能的。


早在2007年,宝马就推出了搭载V12氢燃料发动机的7系,但续航里程和性能都过低,100公里的加速时间将近10秒!如此低的性能,让氢燃料发动机长期被人们所忽视,直到丰田和现代汽车推出氢燃料电池电动汽车,氢能源再次获得了高度的关注。氢燃料电池通过将氢和氧之间的电子转换成电能,进而驱动电机驱动车轮,大大提高了氢能源的效率。


氢燃料电池技术已经发展了十年左右,丰田似乎已经解决了直接燃烧氢的低效问题,推出了一款用于赛车的氢动力引擎。所以问题是,氢能源的两种发展路线,氢燃料电池和氢燃料发动机,哪一条代表未来?一辆给你和电动汽车一样的驾驶体验,一辆给你和传统汽油汽车一样的驾驶体验。事实上,我们可以大胆猜测,在未来,氢燃料发动机和氢燃料电池混合动力系统。


宝马是世界上第一家推出氢动力汽车的汽车制造商,并已经成功完成了一系列的开发过程。氢7采用了191kW / 260hp 6.0L V12发动机,最大功率191kW,最大扭矩390N·m,从0到100km/h仅需9.5秒。电子限速为每小时230公里。如果没有充足的氢气供应,V12发动机可以迅速切换到传统的汽油运行模式。


自1978年以来,宝马一直致力于氢动力汽车的研发,并在未来几年中不断开发和升级这项技术。2000年,宝马成为世界上第一家在德国汉诺威举行的2000年世界博览会上展示氢动力汽车车队的汽车制造商。与此同时,宝马750hL已经在真实的测试环境中证明了它的优点。


2000年,世界上第一个公共氢燃料补给站在慕尼黑机场开放。2004年,氢燃料发动机概念车问世。它也有一个6.0l V12发动机,但它的最大功率210kW, 1.5吨的车身和300.175公里/小时的最高速度。


虽然这辆车的性能还可以,但是当移植到7系时,很明显6.0L V12怪兽是用氢气和氧气燃烧来做功的,实在是太低效了。200公里的续航里程让它变得不那么实用,驾驶起来也没什么刺激。对于宝马来说,V12能在9.5秒内跑完100公里简直就是个笑话。然而,在氢能源的碳探索中,宝马并没有停下脚步,而是改变了一条道路——我的氢下一步


2019年,宝马发布了氢燃料电池技术I Hydrogen Next。它将一个X5模型转换成一个氢燃料电池,可以容纳两个700 bar的氢罐,可以容纳6公斤的氢。氢燃料电池系统产生约125kW的功率,电机输出为275kW。


宝马最终放弃了它的氢动力发动机,转而使用氢动力燃料电池,这是世界上最高效的技术,丰田、现代和许多其他大公司都在研究。目前,国内氢能技术企业蓬勃发展,其中最关键的储氢罐、减压阀、反应器等技术已发展相当成熟。



氢燃料电池的好处是显而易见的。它们充电迅速,充氢只需3分钟,续航里程与燃料车相同,驾驶感觉与纯电动汽车相同,排放仅为水。


2021年8月23日至24日,一辆丰田Mirai在前往南加州的往返行程中燃烧了5.65公斤氢气,总行程845.3英里(1360公里),创造了新的吉尼斯世界纪录。这是环保局402英里的两倍多。氢燃料电池汽车的另一项纪录是现代NEXO在2019年创下的778公里的行驶里程。


因为氢燃料电池很容易操作,所以不应该有任何新的方法来做它。然而,丰田用氢动力卡罗拉赛车将时光倒流了20年。丰田尚未宣布氢燃烧技术是否会很快进入消费者市场,但它在赛车上的应用被视为一个测试案例。对于那些热衷于传统内燃汽车的人来说,丰田的氢引擎提供了与汽油引擎相同的行驶、性能和响亮的排气声,但只排放水和极少量的氮氧化物。


内燃机



氢发动机由DENSO喷嘴提供动力,该喷嘴在高压下将氢气泵入气缸,并通过计算机控制点火角度控制燃烧室的温度。另一个亮点是,丰田卡罗拉氢赛车配备了4个可容纳180升氢气的储氢罐。


从氢燃料发动机到氢燃料电池再到氢燃料发动机,有句话说得好,东三十年,西三十年,但是氢能的利用随着技术的发展只有20年的时间才开始向两个方向迅速发展。在未来,我们不仅可以享受氢燃料电池带来的“安静野兽”,还可以享受氢内燃机带来的驱动激情。但从目前量产汽车的角度来看,氢燃料电池技术发展更为迅速,氢能化学能转化为电能再转化为机械能(无大热损失)的效率要高于氢内燃机,消除了内燃机的油润滑系统和散热系统。也许未来的氢燃料发动机只会成为富人的大玩具。


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