最近氫氣內燃機在卡車圈突然火了,它能改變行業格局嗎?

最近一漲再漲的油價牽動著無數油車車主的心,同時也帶熱了新能源汽車的銷量;不過現階段新能源在卡車領域普及的還相當緩慢(高昂的車價和較短的續航里程是硬傷),因此高油價給卡車司機帶來的焦慮遠勝乘用車車主。那麼有沒有一種既能使用新能源,又兼顧傳統車特性的解決方案呢?這個還真有,就是“氫內燃機”。

正所謂“春江水暖鴨先知”,卡車相關企業對於形勢變化的嗅覺異常靈敏。接下來我先列幾則新聞:1、2021年12月,廣西玉柴機器股份有限公司在北京理工大學正式釋出玉柴首臺商用車氫內燃機。2、2022年1月康明斯宣佈聯合物流企業於下半年驗證 15 L 氫內燃機;3、2022年6月8日,由一汽解放自主設計研發的國內首款重型商用車缸內直噴氫氣發動機成功點火併穩定執行;4、2022年6月14日中國重汽、濰柴動力聯合釋出全國首臺商業化氫內燃機重卡。

短短半年內這些國內國際知名企業都發布了和氫內燃機相關的訊息這難道是巧合?

濰柴氫內燃機

濰柴氫內燃機

這當然不是巧合。那麼關鍵的問題是:怎麼之前很少聽說的氫內燃機突然就火了?在氫內燃機大熱背後是否預示著新一輪行業變局的到來?以及之前一直被唱衰的內燃機是否可以繼續長盛不衰?

氫內燃機何以大火?

在眾多替代化石能源的備選者裡,氫有著自己十分獨特的優勢,比如其熱值高(大約是汽油的3倍),燃燒之後就是水,十分的環保等等,因此有人將氫能譽為21世紀的終極能源(其他諸如甲醇、生物柴油、天然氣等石油替代燃料光環保這塊就和氫氣沒有可比性)。

目前氫能利用主要有兩種技術路線:氫燃料電池和氫內燃機。過去大家聽到最多的是氫燃料電池,不過氫燃料電池因為技術複雜和造價高昂等因素,發展受到一定的制約;這也就給氫內燃機的發展留下了空間。

並且從適應性和匹配度方面來看,在卡車領域氫內燃機比氫燃料電池更有優勢。這些優勢主要體現在以下幾個方面:

相較於動力電池,內燃機在高負荷情形下效率更高,更適合於重型卡車的運輸工況。

氫內燃機脫胎於傳統內燃機,升級成本和製造成本都更低,適合快速大規模的推廣。

相比於氫燃料電池必須用高純度氫,氫內燃機對於純度的要求不高,也不依賴稀有金屬。

氫內燃機耐久性高,在目前的技術條件下壽命約為30萬公里。

綜上在氫燃料電池沒有大規模產業化之前,氫內燃機是最佳利用氫能的形式。由此相關企業要想適應越來越苛刻的環保法規(歐7排放標準預計在2025年在歐盟開始實施,我國後續也會跟進),選擇氫能是個靠譜的選擇;而現階段要想低成本地利用氫能,氫內燃機就成了不二之選,它火也就順理成章了。

氫內燃機能否改變行業格局,同時為內燃機續命?

首先我要說這個問題很大,通常做預測的人都很容易被打臉;不過我臉皮厚,所以我直接先亮明我的觀點:氫內燃機並不能改變行業格局,並且只能暫時為內燃機續命。

接下來我來說說我的依據。早在1820年英國學者Reverend.W.Cecil在劍橋哲學學會就提出了採用氫氣作為機械動力的構想,隨後研發出的氫內燃機獲得了滿意的執行效果;但後續為什麼氫內燃機沒有幹過化石能源內燃機呢?這還是因為氫氣特殊的理化性質。要利用氫氣首先儲存和運輸的條件就很苛刻(低溫+高壓),氫氣在內燃機內部還能造成“氫脆”(材料由於吸氫或氫滲而造成機械效能嚴重退化,發生脆斷的現象)縮短其壽命,另外氫氣在內燃機內部燃燒還會造成“爆燃”、“回火”、“早燃”等問題。同時氫內燃機也並不能像氫燃料電池那樣做到真正的零排放,會產生氮氧化合物(高溫導致的化學反應副產品)和碳氧化合物(來自機油燃燒)。

雖然以上這些問題很多已經被攻克,但是氫內燃機相比燃料電池在熱效率方面要低5-10%。更為重要的是氫能源還要面對來自純電模式的競爭,氫能源在普及過程中就一個字“貴”,建一座加氫站1000萬元,而建一根快充電樁只要1萬元左右。高昂的推廣成本嚴重製約了氫能的發展。氫能的優勢在於快速加註以及長續航(這正是純電汽車的痛點),這也就是為什麼豐田、現代、本田等企業在氫能下重注的原因。不過從全球範圍的能源結構來看,氫能只佔5%,氫能在推廣應用方面還有很長的路要走。

綜合分析我有了以下的結論,氫能和純電在現階段可以形成某種形式的互補,因此有實力的企業大多選擇兩條腿走路,純電和氫能兩邊下注。而氫內燃機可以幫助擴大氫能的應用規模,較快形成產業拉低成本。不過氫內燃機作為一種低階的氫能利用形式,只能起到一個過渡的作用,最終還是要回歸到氫燃料電池這種形式上來。

早前,大眾和奧迪已經宣佈停止研發新內燃機,這既是企業的選擇也代表了未來的趨勢。與動力電池相比,內燃機無論是環保升級的潛力還是熱效率都已接近極限。一個沒有發展潛力的事物,衰敗直至淘汰就成了必然,這不是換種燃料就能解決的事情。

因此,我才堅定地認為氫內燃機這種產品,並不能改變大局,“過渡”才是它的使命。

文:堅持向前

本文來源於 汽車之家車家號-提加商用車