氫內(nèi)燃機與氫燃料電池 誰更能代表未來？

初中化學(xué)課上我們就學(xué)過氫氣的性質(zhì)，這個元素周期表中第一個元素，也是宇宙中最初始的原子。它與氧氣本身就可以發(fā)生燃燒，并釋放出大量的熱能和水，火箭發(fā)動機中液氫液氧發(fā)動機也是比沖最大的發(fā)動機。所以，氫氣用作汽車內(nèi)燃機的燃料當(dāng)然也是可行。

早在2007年，寶馬就推出了搭載V12氫燃料發(fā)動機的7系，但是續(xù)航和性能太低，百公里加速將近10秒!如此低的性能，讓氫燃料發(fā)動機在很長一段時間淡出了人們的視野，直到豐田和現(xiàn)代汽車推出了氫燃料電池的電動車，氫能源才又獲得高度的關(guān)注。氫燃料電池通過氫氣與氧氣的電子轉(zhuǎn)換來生產(chǎn)電能，電能再帶動電機驅(qū)動車輪，從而大大提高了氫能源的利用效率。

到目前，氫燃料電池技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了10年左右的時間，而如今豐田又推出了一款燃燒氫氣的發(fā)動機，并搭載在賽車上，看來豐田已經(jīng)解決了直接燃燒氫氣的低效率。那么問題來了，氫能源的兩種發(fā)展路線：氫燃料電池、氫燃料發(fā)動機，到底哪種才能代表未來呢?一種是能給你電動車一樣的駕駛感受，一種是能給你傳統(tǒng)燃油車一樣的駕駛感受。其實，我們不妨大膽猜想一下，沒準(zhǔn)未來會推出氫燃料發(fā)動機+氫燃料電池組成的“氫氫”混動系統(tǒng)。

寶馬是世界上第一家推出氫動力汽車的汽車制造商，已成功完成了系列開發(fā)過程。Hydrogen 7采用191千瓦/260馬力的6.0L V12發(fā)動機，最大功率191 kW，最大扭矩390N·m，在9.5秒內(nèi)從0-100公里/小時，最高車速電子限制在230公里/小時。如果保證不了氫氣的充分供應(yīng)，這臺V12發(fā)動機可以快速切換到傳統(tǒng)汽油工作模式。

寶馬早在1978年就開始對氫動力裝置進(jìn)行研究，并在未來幾年不斷開發(fā)和升級這項技術(shù)，開發(fā)出幾代氫動力汽車。2000年，寶馬成為世界上第一家在德國漢諾威2000年世博會上展示氫動力汽車示范車隊的汽車制造商。與此同時，寶馬750hL氫動力車已在實際測試條件下證明了其優(yōu)點。

2000年，世界上第一個公共氫氣加注站在慕尼黑機場啟用。2004年搭載氫燃料發(fā)動機的概念賽車發(fā)布，也是搭載6.0L V12發(fā)動機，但最大功率為210kW，帶動1.5噸的車身，最高時速可達(dá)300.175 km/h。

雖然賽車的性能表現(xiàn)還行，但是移植到7系上，很顯然這臺6.0L V12的大怪獸，采用氫氣氧氣燃燒的方式做功，效率真是太低了。200公里的續(xù)航里程讓其實用性大打折扣，而且根本談不上什么駕駛激情。對于寶馬來說，V12發(fā)動機百公里加速9.5秒，這簡直就是個笑話。但是，在氫能源的碳探索上，寶馬并沒有停止腳步，而是換了一個方式—— i Hydrogen Next

2019年，寶馬發(fā)布了氫燃料電池技術(shù)的 i Hydrogen Next 將一臺X5車型改裝成氫燃料電池，可容納兩個700巴氫氣罐，能夠容納6千克氫氣。氫燃料電池系統(tǒng)產(chǎn)生約125kW的發(fā)電功率，電機輸出功率為275kW。

寶馬終于放棄了氫燃料發(fā)動機轉(zhuǎn)型氫燃料電池，這也是目前氫能源利用率最高的技術(shù)，同時也被豐田、現(xiàn)代以及許多大廠共同研發(fā)的目標(biāo)。目前，國內(nèi)氫能源技術(shù)企業(yè)蓬勃發(fā)展，在最關(guān)鍵的儲氫罐、減壓閥、電堆等技術(shù)上，都已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟。

氫燃料電池的好處顯而易見，補能快，僅需3分鐘就能加滿氫氣，續(xù)航里程與燃油車相同，駕駛感受與純電動車相同，排放只有水。

2021年8月23-24日，豐田Mirai 在南加州的一次往返旅行中，消耗了5.65公斤氫氣，總里程達(dá)到了845.3英里(1360公里)，并創(chuàng)造了新的吉尼斯世界紀(jì)錄。這是EPA續(xù)航里程402英里的兩倍還多。另一項由氫燃料電池汽車創(chuàng)造的記錄，是2019年現(xiàn)代NEXO創(chuàng)造的，續(xù)航里程為778公里。

既然氫燃料電池這么好開好用，應(yīng)該沒什么新玩法了吧。但是腦洞大開的豐田卻又讓“氫能源”倒回20年，再一次推出了燃燒氫氣的發(fā)動機卡羅拉氫燃料賽車。豐田尚未宣布?xì)淙紵夹g(shù)是否有望在短期內(nèi)進(jìn)入消費領(lǐng)域，但在賽車上應(yīng)用可看做是一次驗證和嘗試。而對于那些熱衷傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的人來說，豐田的這款氫燃料發(fā)動機與汽油發(fā)動機擁有相同的駕駛感受、性能以及渾厚的排氣聲浪，而排放僅有水和非常少量的氮氧化物。

豐田卡羅拉氫燃料賽車這臺氫燃料發(fā)動機搭載了DENSO噴氣嘴，將氫氣通過高壓方式噴到氣缸中，并通過電腦控制點火角來控制燃燒室內(nèi)的溫度。另一個亮點，豐田卡羅拉氫燃料賽車搭載了四個儲氫罐，能裝180L的氫氣。

寫在最后

從氫燃料發(fā)動機到氫燃料電池再到氫燃料發(fā)動機，有句話說的挺好，30年河?xùn)|，30年河西，但氫能源的利用方式隨著技術(shù)的發(fā)展只用了20年就開始向兩個方向快速發(fā)展。未來，我們不僅僅能享受氫燃料電池帶來的“寧靜猛獸”，也能享受到氫內(nèi)燃機帶來更澎湃的駕駛激情。但就目前量產(chǎn)車來看，氫燃料電池技術(shù)發(fā)展的更迅速，同時氫能源的化學(xué)能到電能到機械能的轉(zhuǎn)換(無大量的熱損失)，相比氫內(nèi)燃機化學(xué)能到機械能的能量轉(zhuǎn)換效率更高，而且省去了內(nèi)燃機中的機油潤滑系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)。也許未來的氫內(nèi)燃機，只會成為有錢人的大玩具。