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韓國科學(xué)技術(shù)院燃燒動力學(xué)與診斷實驗室開展的研究KAIST CDDL正在研究重型燃氣輪機燃燒室、飛行器發(fā)動機加力燃燒室及雙推進劑液體火箭發(fā)動機的低頻及高頻燃燒不穩(wěn)定性。其目前的研究工作側(cè)重于： 高頻燃燒不穩(wěn)定性的觸發(fā)，以及相關(guān)復(fù)雜模態(tài)動力學(xué)和多千赫茲橫向熱聲波動的機理細節(jié)。 氨/氫基無碳燃氣輪機燃燒的激光診斷測量和數(shù)值仿真。

氫燃料電池汽車也就能根據(jù)這些監(jiān)測的信息來實時分析電堆的性能和反應(yīng)程度，從而及時調(diào)整相關(guān)輸入指標(biāo)或數(shù)據(jù)配置來實現(xiàn)車輛的安全、高效運行。一家燃料電池系統(tǒng)企業(yè)高層表示：“國標(biāo)對氫燃料電池汽車的氫安全性是有要求的，一輛車需要氫氣傳感器的數(shù)量，要結(jié)合空間布置、通風(fēng)、安全等來綜合考量。一般而言，發(fā)動機、儲氫罐、駕駛艙（車內(nèi)）至少都要1個，尾排也會需要，我們的內(nèi)定標(biāo)準(zhǔn)至少5個。”

圖10：各個組分液相摩爾密度分?jǐn)?shù)發(fā)展過程 多組燃料的閃急沸騰特性完全取決于各個組分的揮發(fā)性。在PACE燃料各組分的分析中，乙醇（Ethanol，C2H6O）是最輕的成分，而四氫萘(Tetralin，C10H12)是最重的。根據(jù)快速沸騰物理學(xué)，這說明乙醇的蒸發(fā)速度更快，而四氫萘的蒸發(fā)速度較慢。從圖10和圖11中可以清楚地看到，其它組分的蒸發(fā)速率介于乙醇和四氫萘之間。

大氣污染的一大來源是燃油汽車的尾氣，為了減少污染，科學(xué)家們研發(fā)出了氫燃料電池車。氫燃料電池車與傳統(tǒng)燃油汽車相比有三大優(yōu)勢：1、無污染，燃料電池只會產(chǎn)生水和熱。如果氫是通過可再生能源產(chǎn)生的（光伏電池板、風(fēng)能發(fā)電等），整個循環(huán)就是徹底的不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放的過程。2、無噪聲，氫燃料電池運行安靜，噪聲大約只有55dB，相當(dāng)于人們正常交談的水平。

，加氫站，氫燃料電池系統(tǒng)仿真成功經(jīng)驗，涵蓋架構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，關(guān)鍵部件選型匹配,整機系統(tǒng)控制等工業(yè)應(yīng)用。

在面對能源供應(yīng)和低碳排放目標(biāo)的雙重壓力下，氫能作為綠色新能源產(chǎn)業(yè)愈發(fā)受到重視，采用可再生能源電解水制氫并作為燃料供給燃料電池，成為氫能綠色應(yīng)用的典型方式。

5月3日，Westport Fuel Systems （沒錯，就是和濰柴合資的那個西港燃料系統(tǒng)公司）召開線上發(fā)布會，推出一種新型氫HPDI燃料系統(tǒng)，可以在重型卡車發(fā)動機中燃燒氫氣，幾乎沒有碳排放，而且動力性能還優(yōu)于柴油發(fā)動機。

一臺GE Passport發(fā)動機將安裝在機身后部為了能夠采用氫燃料運行，CFM國際公司將對GE Passport發(fā)動機的燃燒室、燃料系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行改造。該發(fā)動機在美國組裝，因其物理尺寸、先進的渦輪機械和燃油流動能力而被該項目所選用。它將被安裝在飛行測試平臺的后機身段上，以便對發(fā)動機的排放（包括尾跡）與為飛機提供動力的發(fā)動機的排放進行獨立監(jiān)測。

在預(yù)燃室式大功率中速天然氣發(fā)動機中摻入10%的氫氣，狀態(tài)達到最佳，指示熱效率提高約1%，碳氫化合物的總量降低80%，CO排放降低70%，NOx（氮氧化物）排放增加到60%，由于是稀薄燃燒，NOx排放仍處于較低水平。

歐拉-拉格朗日框架中的離散相建模可用于對燃料噴霧進行建模，同時考慮二次破碎。燃燒采用小火焰單元生成歧管(FGM)模型進行建模，該模型通過混合分?jǐn)?shù)與反應(yīng)進程表示熱化學(xué)過程。此建模策略(SBES–FGM)已經(jīng)過驗證，可準(zhǔn)確預(yù)測噴氣式發(fā)動機以及陸上燃氣輪機燃燒室的火焰行為與排放。 具有可選擴展功能的建模技術(shù)已被證明適用于氫混合燃料或純氫燃料。

同時段美國歷時60年研究，于2013年才得以突破超燃沖壓發(fā)動機相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。不同的是，他們使用的是特殊吸熱型碳氫燃料，這種超燃沖壓發(fā)動機雖然可實現(xiàn)10馬赫級別的高超音速，無法解決碳氫燃料持久性問題，工作時長僅能維持10s左右。在同等級別下中國的航空煤油再生冷卻超燃沖壓發(fā)動機，因能夠使航油燃料會比老美的更經(jīng)濟，并且有更好的續(xù)航能力。

通過上述研究，可以通過表面涂層及表面合金化等表面改性手段提高不銹鋼的耐蝕性，減少表面接觸阻力，使不銹鋼陽極板滿足燃料電池的應(yīng)用。隨著燃料電池技術(shù)的成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域不再局限于宇宙、國防等，而是逐漸向汽車、家庭移動、擴大小型發(fā)電站等民間領(lǐng)域。為了與鋰、超級電容器等儲能技術(shù)競爭，必須減少燃料電池的成本。對于不銹鋼雙極板的表面改性技術(shù)，如何在保證不銹鋼性能的同時控制制造工藝？

3D打印助力火箭發(fā)動機除了X-Bow，還有許多公司利用3D打印技術(shù)在火箭發(fā)動機領(lǐng)域做出了貢獻，它們是：1、中國深藍航天2、SpaceX3、中國航天六院增材制造火箭發(fā)動機推力室隔板加強肋4、NASA 3D打印銅合金燃燒室高強耐氫合金噴管5、印度SkyrootAerospace公司全3D打印低溫火箭發(fā)動機6、德國航天中心3D打印火箭噴油器7、Bezos 3D打印 BE-4火箭發(fā)動機8

其中一項挑戰(zhàn)是幫助氫燃料電池保持冷卻。</p><p><br></p><p>這個問題的核心很簡單：氫燃料電池會產(chǎn)生熱量，因此需要合適的冷卻系統(tǒng)。然而，這個問題解決起來并不像聽起來那么容易。Alaka'i仿真專家兼計算流體力學(xué)（CFD）工程師Behrouz Karami表示，與內(nèi)燃機和噴氣式發(fā)動機相比，燃料電池“在較低的溫度下運行，但仍會產(chǎn)生大量熱量”。

氫氣可以通過燃料電池以電化學(xué)反應(yīng)形式直接轉(zhuǎn)換成電能，用于發(fā)電及交通運輸?shù)龋€可用作各種能源的中間載體。6.燃料電池汽車。根據(jù)氫氣和氧氣的反應(yīng)，能持續(xù)地產(chǎn)生電的發(fā)電裝置。燃料電池汽車，燃料電池公共汽車等是用其產(chǎn)生的電來驅(qū)動電動機的交通工具。7.家用燃料電池。通過從燃氣中提取的氫氣和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)來發(fā)電的裝置。該過程中產(chǎn)生的熱量還可給熱水系統(tǒng)與地暖供熱。8.氫氣發(fā)動機。

發(fā)展氫能的第一步就是形成完善的制備產(chǎn)業(yè)從大自然中提取出足量的氫以供使用氫能按照制取方式可以分為灰氫（普通化石燃料制氫）藍氫（普通化石燃料制氫與碳捕捉、封存技術(shù)結(jié)合的制氫方案）和綠氫（可再生能源電解水制氫）普通化石燃料制氫工藝流程圖可再生能源及核能制取綠氫路徑圖 “雙碳”目標(biāo)下各企業(yè)發(fā)揮各自產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢

對于碳氫火焰燃燒采用AramcoMech的 C1-C4 機理，包含 111 個組分，784 步基元反應(yīng)。涉及到氟組分在碳氫火焰中的抑制反應(yīng)采用 NIST HFC 機理，包含 51個組分600步基元反應(yīng)。關(guān)于碳與氯相互作用的反應(yīng)采用 Leylegian 等人發(fā)展的機理包含50個組分,333 步反應(yīng)。

火神引擎Vulcain 是一種以液態(tài)氫和液態(tài)氧為燃料的低溫火箭發(fā)動機。這些推進劑在非常低的溫度下儲存在兩個獨立的罐中，因此是“低溫的”。液態(tài)氫處于-250°C，液態(tài)氧處于-180°C。推進劑通過兩個獨立的渦輪泵在高壓下輸送到 Vulcain? 發(fā)動機，提供非常令人印象深刻的性能。氫渦輪泵更強大。

隨著規(guī)模的不斷提升，燃料電池系統(tǒng)及核心部件的成本不斷下降，根據(jù)灼識咨詢的預(yù)測，2022 年燃料電池系統(tǒng)的單位成本有望達到 3100 元/kW，按照單車裝機量 100kW 的規(guī)模計算，單車燃料電池發(fā)動機的成本已經(jīng)達到 31 萬元。到 2025 年燃料電池系統(tǒng)的單位成本有望進一步下探到 1800 元/kW，燃料電池系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟性有望逐步凸顯，這也將加快燃料電池車的商業(yè)化落地進程。