氫內燃機
關注創建者：匿名 創建時間：2022-08-16
氫內燃機的實例教程
就因為這點兒柴油，氫內燃機還得帶一個小型柴油箱和后處理系統。西港正在想辦法消除對柴油引燃的需求，未來的氫內燃機或許可以完全實現零碳排放，徹底擺脫掉柴油和后處理系統。
據了解，西港的H2 HPDI 演示卡車將于5月9日至12日在加利福尼亞ACT博覽會上展出。氫內燃機這玩意兒到底中不中？到時候牽出來遛遛就知道了。
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而最近頻頻出現的氫能源是否能成為純電動車的接班人，成為真正環保低碳出行的踐行者？氫能源又比純電動車好在哪里？
真正的“0碳排放”！
關于能源我們通常用能量密度或者熱值來作為衡量標準，密度越高則它所賦有的能量越大。從表格上可以看出，氫氣的密度最高達到143MJ/Kg，相比傳統能源的煤、汽油要高出3-4倍；而我們普遍認為的新能源，三元鋰電池單位內的能量密度僅是1/132值。
除了能量密度優勢以外，氫氣由于元素結構不含碳，所以燃燒后的產物不含碳一類的氣體（產物為水），也就真正滿足“0碳排放”的高清潔能源標準。
既然氫能源如此高效、環保，為何沒有廣泛被汽車企業所應用，我想很大的一個原因是技術問題。相比已經成熟的電池技術，氫能源的存在形式還需要一定時間的打磨。目前汽車領域比較常見的兩種應用為：氫內燃機汽車以及氫燃料電池汽車。
其中，氫內燃機汽車是通過氫氣直接在發動機的氣缸里燃燒，化學能轉化為機械能以驅動汽車行駛，和傳統內燃機原理相似；而氫燃料電池汽車則是通過氫氣供入燃料電池經過催化劑（鉑）催化產生電能，電能再供給電動機以驅動汽車行駛，屬于典型的電動汽車。
而目前氫能源汽車的主流發展方面正是氫燃料電池汽車。氫燃料電池車的工作原理大致為，氫氣經過電池的陽極板在鉑的催化劑下電離出氫離子（質子），在質子交換膜的篩選下降氫離子和電子分別送達燃料電池的陰陽兩極，其中電子也外電路產生電流供汽車使用，而氫離子則穿過陰極板與空氣中的氧原子重新結合為水。
與傳統汽車相比，燃料電池車能量轉化效率高達60~80%，為內燃機的2～3倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，它本身工作不產生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。因此，氫燃料電池汽車是真正意義上的零排放、零污染的車，氫燃料是完美的汽車能源！
加氫三分鐘續航700公里，量產還會遠？
展開 導讀：近日有消息稱，以色列Aquarius Engines推出新型氫發動機，僅重10kg，并采用與最初獲得專利的單活塞線性發動機相同的技術，但其不同之處在于該發動機無需依賴氫燃料電池和化石燃料，僅靠氫氣即可運行。
氫燃料發動機的氫氣燃燒速度比汽油快，響應性好，具有優異的環保性能，同時還可以實現包括汽車的聲音和振動在內的“操控汽車的樂趣”。
據悉，以色列公司Aquarius Engines創立于2014年，旨在設計、研發和制造革命性的發動機產品，目前已在全球注冊了約20項專利。其研發的技術在航空、船舶和汽車市場范圍擴展等領域有更多的應用，公司在以色列、德國和波蘭擁有制造和開發中心。
隨著世界各國政府準備逐步淘汰化石燃料的使用，Aquarius Engines已成功測試了可替代傳統內燃機的氫內燃機，其輕巧的設計和獨特的氣體交換方法將大大減少排放并降低全球碳足跡。
直到奧地利工程公司AVL-Schrick成功進行第三方測試之后，Aquarius Engines才正式公布其新型氫發動機。測試表明，該原始AquariusEngine的改良版可完全依靠氫氣運行。
Aquarius Engine董事長GalFridman表示：“Aquarius Engine一直希望可以將氧氣吸入氫能技術中作為未來燃料。從最初的測試來看，新型氫發動機無需昂貴的氫燃料電池，性價比較高、綠色環保且成本低，是全球運輸和邊遠能源生產所需的可持續解決方案。”
該10kg發動機于2014年發明，旨在用作車輛上的車載發電機或獨立發電機。
展開 氫燃料電池指的是氫通過與氧的化學反應而產生電能的裝置（單純依靠燃燒氫來驅動的“氫內燃機”，也曾出現過，比如寶馬的氫能7系）。氫燃料電池車的驅動力來自于車上的電動機就像純電動車一樣，因此氫燃料電池車可以理解為一輛“自帶氫燃料發電機的電動車”。
什么是終極清潔能源汽車？
現下我們對新能源汽車已經不再陌生，以豐田普銳斯為代表的油電混合動力車，以比亞迪秦為代表的插電式混合動力車，以 BMW i3 為代表的增程式電動車，還有以尼桑聆風 LEAF、特斯拉為代表的充電式純電動車都在不斷滲透進千家萬戶。但新能源汽車可不止以上四類，比如氫燃料電池電動車、甲醇汽車。
以氫燃料電池電動車為例，國外技術已相當成熟，它是一種使用電動機驅動，以氫燃料經電化學反應產生的電能為動力源的新能源汽車。由于化學反應后只生成水，排放接近于零，對比鋰電池類新能源汽車，消費者沒有續航焦慮問題，無需改變使用習慣，加氫過程只需 5 分鐘，長期使用后也沒有大容量電池報廢后帶來的污染問題，因此被稱為終極清潔能源汽車。
我國將在氫燃料電池汽車布局上面拉近與國外的差距？
在討論差距之前，我們先來了解一下歷史。如果說電動汽車的歷史可以追溯至 1834 年 Thomas Davenport 在美國制造出第一輛直流電機驅動的電動車的話，燃料電池汽車歷史也是相當悠久的。1838 年，德國化學家克里斯提安·弗里德里希·尚班提出了燃料電池原理，20 世紀 60 年代，首次應用在美國航空航天管理局的阿波羅登月飛船上，但受到技術與成本的限制，發展速度緩慢，一直停留在演示階段。
直到 2014 年，燃料電池技術有了長足的進步，在以豐田等日本公司的大力推進下，部分燃料電池汽車已實現量產，比如豐田 Mirai（4 座，續航里程 500 公里）。
展開 然而，氫直接燃燒雖然不會產生溫室氣體，但仍會生成大量氮氧化物。
▲氫燃料電池/氫內燃機動力車輛，均可采用類似這種“油q加注”方式進行氫氣補充，但“油q”的接口遠較燃油油q來的復雜
所以，日本企業當前最主要的能源轉化手段，是利用氫燃料電池將氫氣和氧氣進行作用生成電能，以便更高效利用。這也是目前東京奧運會社區內，住宅和車輛能源供應的主要方式。
03
日本的氫能戰略
“日本總是點錯科技樹”，這是近年來中國網絡社區內流傳的一個著名哏。
在新能源汽車領域，堅持采用氫能，走氫燃料電池路線，而非和中、美以及歐盟等主要經濟體那樣，選擇以純電為主，似乎成為了日本“善于”點錯科技樹方面，最新的“力證”。
▲有關日本“點錯科技樹”這哏，目前已成為中國網絡社區內對日本的主要刻板印象之一。
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其工作原理為：利用活塞泵從貯箱抽取液體推進劑，通過換熱器得到溫度和壓力較高的氫氣、氧氣，用于貯箱增壓，代替氦增壓系統；利用氫氧內燃機從貯箱氣枕引入氫氣、氧氣進行燃燒，將化學能轉化為電能，代替原電源系統；利用氫氧沉底發動機與內燃機的燃氣進行沉底和姿態控制，代替原肼姿控系統。
其工作原理為：利用活塞泵從貯箱抽取液體推進劑，通過換熱器得到溫度和壓力較高的氫氣、氧氣，用于貯箱增壓，代替氦增壓系統；利用氫氧內燃機從貯箱氣枕引入氫氣、氧氣進行燃燒，將化學能轉化為電能，代替原電源系統；利用氫氧沉底發動機與內燃機的燃氣進行沉底和姿態控制，代替原肼姿控系統。
就因為這點兒柴油，氫內燃機還得帶一個小型柴油箱和后處理系統。西港正在想辦法消除對柴油引燃的需求，未來的氫內燃機或許可以完全實現零碳排放，徹底擺脫掉柴油和后處理系統。
據了解，西港的H2 HPDI 演示卡車將于5月9日至12日在加利福尼亞ACT博覽會上展出。氫內燃機這玩意兒到底中不中？到時候牽出來遛遛就知道了。
氫-柴油雙燃料內燃機在小型客船上已開展試點應用，兆瓦級氫-柴油雙燃料中速機目前處于研發階段，業界正在針對氫燃料點火能量低、火焰傳播速度快、燃燒溫度高等問題，重點突破氫燃料燃燒控制、NOx排放控制等關鍵技術。
一般而言，將傳統內燃機修改為氫燃料，是一種消費氫能最為簡潔且便利的路徑。然而，氫直接燃燒雖然不會產生溫室氣體，但仍會生成大量氮氧化物。
氫燃料電池指的是氫通過與氧的化學反應而產生電能的裝置（單純依靠燃燒氫來驅動的“氫內燃機”，也曾出現過，比如寶馬的氫能7系）。氫燃料電池車的驅動力來自于車上的電動機就像純電動車一樣，因此氫燃料電池車可以理解為一輛“自帶氫燃料發電機的電動車”。
什么是終極清潔能源汽車？
二十年前，就有不少行業人士認為，未來采用非化石燃料的汽車將主要是氫動力，甚至在氫燃料電池之外，寶馬等廠商還嘗試過氫內燃機。通用汽車早在1966年就已經完成了車用氫燃料電池的研發，本世紀以來，豐田、本田、現代相繼將乘用車和商用車投入量產。
不過，氫能源迄今在汽車領域的整體應用規模相對較小，2020年中國氫能汽車產銷量不到2,000輛，全球氫能汽車保有量才區區3.2萬輛。
隨著世界各國政府準備逐步淘汰化石燃料的使用，Aquarius Engines已成功測試了可替代傳統內燃機的氫內燃機，其輕巧的設計和獨特的氣體交換方法將大大減少排放并降低全球碳足跡。
直到奧地利工程公司AVL-Schrick成功進行第三方測試之后，Aquarius Engines才正式公布其新型氫發動機。
目前汽車領域比較常見的兩種應用為：氫內燃機汽車以及氫燃料電池汽車。
其中，氫內燃機汽車是通過氫氣直接在發動機的氣缸里燃燒，化學能轉化為機械能以驅動汽車行駛，和傳統內燃機原理相似；而氫燃料電池汽車則是通過氫氣供入燃料電池經過催化劑（鉑）催化產生電能，電能再供給電動機以驅動汽車行駛，屬于典型的電動汽車。
而目前氫能源汽車的主流發展方面正是氫燃料電池汽車。
