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

在“雙碳”目標(biāo)下，國內(nèi)外企業(yè)都在發(fā)力氫內(nèi)燃機(jī)，氫內(nèi)燃機(jī)能否給汽車內(nèi)燃機(jī)行業(yè)帶來希望?

氫能成為能源轉(zhuǎn)型升級重要支撐

康明斯公司發(fā)動機(jī)業(yè)務(wù)總裁潘澍康(Srikanth Padmanabhan)說：“作為PLANET 2050可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)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(jìn)行創(chuàng)新。雖然電池-電動和燃料電池-電動動力系統(tǒng)都很有前景，但將成熟的內(nèi)燃機(jī)與氫能技術(shù)相結(jié)合，也可為今后的零排放解決方案提供重要補(bǔ)充。”

當(dāng)下，碳達(dá)峰、碳中和已成為全球共識。各個國家、地區(qū)正在按各自時間表行動。“雙碳”目標(biāo)確立，影響各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)重構(gòu)，尤其對汽車產(chǎn)業(yè)影響巨大。

作為全球柴油、天然氣、混合動力等多元動力系統(tǒng)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(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)是實現(xiàn)零碳排放、提升功率密度和熱效率。

有行業(yè)人士指出，隨著各國碳中和目標(biāo)的確立，發(fā)動機(jī)企業(yè)將面臨一定的挑戰(zhàn)，康明斯開發(fā)氫內(nèi)燃機(jī)也是轉(zhuǎn)型的體現(xiàn)。氫能是“雙碳”背景下實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型升級的重要支撐，作為氫能源汽車的兩個發(fā)展方向，氫內(nèi)燃機(jī)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(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟舉辦的“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，康明斯已經(jīng)成為中國氫能聯(lián)盟成員單位。

此前，康明斯副總裁、發(fā)動機(jī)事業(yè)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(bǔ)充，氫內(nèi)燃機(jī)項目為運輸業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了更多地潛在技術(shù)選擇。”

據(jù)悉，康明斯6.7升氫內(nèi)燃機(jī)將側(cè)重用于中型卡車、公共汽車、挖掘機(jī)及輪式裝載機(jī)的應(yīng)用，15升氫燃料發(fā)動機(jī)將主要應(yīng)用于重型長途卡車。

自主品牌發(fā)力氫內(nèi)燃機(jī)挑戰(zhàn)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(dá)到量產(chǎn)級別的氫氣發(fā)動機(jī)汽車寶馬750hL。該車配裝5.4升V12發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)可以在氫燃料和汽油間任意變換。

次年，福特也發(fā)布了一款以福克斯為原型、配裝2.0升氫氣發(fā)動機(jī)的轎車。不過，之后在行業(yè)內(nèi)并沒有激起太大的水花。

氫內(nèi)燃機(jī)路線多年前被整車企業(yè)放置一邊，原因是多方面的，比如技術(shù)難度較大、企業(yè)戰(zhàn)略方向調(diào)整、加氫站建設(shè)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(nèi)燃機(jī)在重慶長安汽車集團(tuán)成功地實現(xiàn)點火。高效低排放氫內(nèi)燃機(jī)是國家“863計劃”惟一立項的氫燃料重點項目。

行業(yè)人士指出，它的成功點火標(biāo)志著我國氫內(nèi)燃機(jī)研究技術(shù)已經(jīng)獲得了突破性的進(jìn)展，為氫內(nèi)燃機(jī)的產(chǎn)業(yè)化打下了基礎(chǔ)。當(dāng)前，自主品牌氫內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)研究還在進(jìn)行中。

今年6月17日，長城汽車蜂巢動力第1000萬臺發(fā)動機(jī)下線，蜂巢動力還展示了未來的產(chǎn)品規(guī)劃，其中包括6款全新發(fā)動機(jī)，即1.5L第五代DHT發(fā)動機(jī)、2.0L第五代發(fā)動機(jī)、2.0T稀燃預(yù)燃室發(fā)動機(jī)、合成燃料專用發(fā)動機(jī)、氫氣發(fā)動機(jī)。據(jù)了解，長城研發(fā)的氫氣發(fā)動機(jī)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(tǒng)、高壓耐腐蝕氫氣供給系統(tǒng)等多項新產(chǎn)品，發(fā)動機(jī)的熱效率達(dá)到42%。

緊接著，廣汽自主研發(fā)的首款氫氣發(fā)動機(jī)點火成功。這標(biāo)志著廣汽發(fā)動機(jī)正式邁入“零碳排放”時代。該款發(fā)動機(jī)是基于廣汽第四代發(fā)動機(jī)平臺自主研發(fā)的，廣汽集團(tuán)擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，熱效率為44%。

新能源汽車行業(yè)獨立研究者曹廣平表示，氫作為代用燃料為發(fā)動機(jī)所使用，可能是發(fā)動機(jī)最后的一點機(jī)會。他認(rèn)為，氫內(nèi)燃機(jī)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(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)燃燒有其自身特點，在發(fā)動機(jī)設(shè)計上需要進(jìn)行較多改進(jìn)，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用或需很長過程才有可能實現(xiàn)。

曹廣平進(jìn)一步指出，氫內(nèi)燃機(jī)是氫燃料電池商業(yè)化之前的一種過渡性質(zhì)的發(fā)動機(jī)。除非使用更多的氧氣，否則，用空氣配合燃燒，氫發(fā)動機(jī)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?qū)⒅鋬?nèi)燃機(jī)發(fā)展

麥肯錫咨詢公司稱，氫內(nèi)燃機(jī)或可拯救內(nèi)燃機(jī)汽車，通過改裝傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，使其燃燒氫氣，是實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)減少排放并持續(xù)生存的一個技術(shù)選項;不過，改燒氫氣后，內(nèi)燃機(jī)雖然可實現(xiàn)零碳排放，但依舊會產(chǎn)生氮氧化物污染，需要增加催化設(shè)備進(jìn)行后處理，這也是多數(shù)人認(rèn)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(xué)家劉漢如介紹，歐洲正在大力發(fā)展氫能動力產(chǎn)業(yè);除了氫燃料電池外，歐洲幾乎所有主流商用車企業(yè)都已開始對氫內(nèi)燃機(jī)的可行性研究，已經(jīng)成立了氫氣發(fā)動機(jī)聯(lián)盟。

劉漢如認(rèn)為，我國現(xiàn)有工業(yè)副產(chǎn)制氫潛力450萬噸以上，可直接用于氫內(nèi)燃機(jī)使用。

考慮到可靠性、成本、經(jīng)濟(jì)性等因素，氫氣發(fā)動機(jī)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(nèi)燃機(jī)可充分利用現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。此外，中國已經(jīng)有部分企業(yè)和高校在該領(lǐng)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(chǎn)業(yè)。比如，康明斯正在持續(xù)投資研發(fā)氫能交通技術(shù)，研究對象包括氫燃料發(fā)動機(jī)、燃料電池、電解槽和儲氫罐。

康明斯與儲氫企業(yè)NPROXX的合資伙伴關(guān)系，將促成燃料電池或氫內(nèi)燃機(jī)機(jī)與車輛上高壓氣罐和供應(yīng)線集成能力。NPROXX也是設(shè)計、開發(fā)和制造高壓氫存儲容器的領(lǐng)先供應(yīng)商，為用戶實現(xiàn)快速加氫。氫的高能量密度保證了在不影響車輛有效負(fù)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(yè)布局氫內(nèi)燃機(jī)提供一些思路。中汽創(chuàng)智首席執(zhí)行官李豐軍表示，國內(nèi)氫能技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)基本上已經(jīng)形成，但在雙極板、膜電極催化劑、碳子、質(zhì)子膜材料等方面還有待突破，需要汽車企業(yè)、石化企業(yè)甚至造紙企業(yè)以及行業(yè)組織聯(lián)合攻關(guān)，氫能產(chǎn)業(yè)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(fù)》中表示，將根據(jù)氫氣發(fā)動機(jī)技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣情況，進(jìn)一步評估現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系的適應(yīng)性和差異性，提前布局相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，適時推動標(biāo)準(zhǔn)制定，有力支撐氫氣汽車科學(xué)合理發(fā)展。

有行業(yè)人士指出，工信部曾經(jīng)召開專題會議，鼓勵發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)，同時大力開發(fā)氫內(nèi)燃機(jī)，這種政策的刺激或許會對氫內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

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