氢能作为最环保、最易获得的绿色能源,被很多人视为汽车行业的未来方向之一。一直以来业界把氢燃料电池当做接班人来培养,豪掷千金尚未摘桃子,结果风向又变了。
今年8月,工信部发文力挺氢内燃机汽车,一下子将名不见经传的氢内燃机推向风口浪尖。
氢内燃机,顾名思义就是以氢气为燃料的内燃机。氢燃料发动机的本质还是一个热力发动机,和大家常见的汽油发动机、天然气发动机的原理一样,机械结构基本类似。
氢内燃机不是一个新鲜事物,早在上世纪70年代大批企业和科研机构就开始研究以氢气为燃料的内燃机,1979年宝马研制了第一辆氢内燃机汽车,后来甚至还推出氢内燃机的宝马7系。
但当时受限于燃烧控制和功率密度等难题,氢内燃机尚未量产就失去宠爱,喜新厌旧的车企们很快都投入氢燃料电池的怀抱。
叫好不叫座,氢燃料电池的尴尬
众所周知,氢燃料电池的效率高、排放零污染,与电控底盘结合可实现更多智能控制,是最理想的汽车动力之一。因此氢燃料电池的研发起步早,技术专利积累很多,目前已经非常接近量产条件。
那车企为何不一鼓作气搞定燃料电池,而是中途又去搞一个原不被看好的氢内燃机呢?这是因为氢燃料电池虽好,但距离真正意义上的量产普及,还有很远的路要走。
首先,氢燃料电池汽车结构复杂,现阶段生产成本远高于燃油车和纯电动新能源汽车。售价高造成氢燃料卖不出去,而销量少又无法摊薄成本,氢能源汽车价格只能居高不下。
其次,氢燃料电池产业供应链尚不完善,全球不同国家尚未达成统一的技术标准。面对未知的市场前景,很多车企都持谨慎态度,不愿在科研开发上押注过多的资源,进一步延缓氢燃料电池产业的的成熟和完善。
再次,氢气燃料电池汽车相关的基础设施尚不完善,加氢站普及率不高,氢气纯度不达标,加氢价格也不低。没有完善的基础设施,氢能汽车无法大范围普及;而没有大规模氢能汽车的应用,氢能源基础设施建设又缺乏积极性,这就让氢能源的推广陷入一个消极循环。
在多个“先有鸡还是先有蛋”的难题面前,昔日的氢能先驱如本田、日产等只能忍痛停产氢燃料电池汽车,只剩下财大气粗的丰台还在苦苦支撑。
见缝插针,氢气内燃机的机会
既然都知道氢能源远景无限光明,那能不能让氢能源经济先转起来呢?氢燃料内燃机的再次复出,有可能解决氢能汽车市场冷启动的问题。
相比于氢燃料电池,氢内燃机虽然在效率方面略逊一筹,但它最大的优势在于成本。氢内燃机本质上是一种内燃机,它可以直接取代原有的柴油机、汽油机。与动辄几十万的氢燃料电池相比,氢内燃机只比柴油机贵万元左右,车身其他总成部件可以继续沿用。因此汽车制造商可以继续使用现有的开发、生产设施,生产排放几乎为零的车辆,其总成本与当今柴油车成本相当。
其次,氢内燃机“耐粗饲”,对燃料的适应性强。氢燃料电池需要吃细粮,氢气的纯度需要达到99.99%,目前很多加氢站其实是很难满足的。氢内燃机则可以吃粗粮,对氢气浓度并没有特别的要求,甚至还具有多种燃料适应性,不仅可以使用纯氢为燃料,也可以使用氢与天然气、氢与其它燃料的混合燃料。
另外,在矿山、建筑等高动力需求场景,目前的燃料电池技术尚不足以应对,而内燃机在这种场景的优势非常明显。
现阶段氢燃料电池面临的尴尬,就是氢内燃机的可乘之机。市场有需求,企业就有动力,很多商用车企业已经开始提前布局,例如康明斯等厂商已经宣布要造氢内燃机。可能不久的未来,你真的会开上一辆“烧氢气”的卡车。
当然,对于车企和消费者来说,氢内燃机和氢燃料电池没有谁好谁坏,它俩是互补关系。两种动力系统需要相同的基础设施,共享相同的储氢技术,氢内燃机能够推广开来,势必会刺激制氢、储氢、加氢等基础设施建设,同时让企业将研发成本分摊到更多车辆上,有助于降低所有氢燃料汽车的成本。
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