燃烧后只有水的氢气 能让内燃机永生吗

时间: 2024-04-13 14:21:14 |   作者: 华为网盘网页版登录入口

  H2 + O2 H2O，这或许是世界上最被人熟知化学反应之一。与氧气反应后燃烧产物只有水的氢气不仅孕育了地球上所有生命，自从这种神奇的气体被人类发现，就一直被当做有待开发的完美“燃料”。一方面，氢气燃烧产物只有水，没有一点有害于人体健康的物质，且相比于化石原料或制造电池需要的金属储量巨大。另一方面，将氢气用作内燃机燃料也能为“老旧”的燃油发动机续命，也能极大的降低了车企研发金钱上的压力。试想，一辆有着浑厚声浪的GT跑车，排气管冒出的却是袅袅蒸汽，让性能至上的Petrolhead和极端的环保主义者同时“狂喜”，也算是人类工业文明的极致浪漫了。

  其实，除了近年热度不减的氢燃料电池技术，被搁置多年的氢内燃机也再度进入了全球车企的技术规划。丰田不仅在2021年推出了搭载氢燃料发动机的GR Yaris H2，“头铁”的老板丰田章男更是亲自上阵，驾驶着配备相同动力的卡罗拉)赛车参加了亚洲耐力赛事的“天花板”Japans Super Taikyu race series（日本超级耐力赛）。不久前，该公司还与雅马哈在现款RCF的V8发动机基础上打造了一款更高性能的氢燃料内燃机。无独有偶，几乎是在同时，雷诺也放出消息，计划于今年5月发布一款搭载氢内燃机的概念车。莫非，氢气要让内燃机复活了？

  丰田不仅在2021年推出了搭载氢燃料发动机的GR Yaris H2，“头铁”的老板丰田章男更是亲自上阵，驾驶着配备相同动力的卡罗拉赛车参加了亚洲耐力赛事的“天花板”Japans Super Taikyu race series（日本超级耐力赛）

  其实，氢内燃机并非新生事物，早在1852年，意大利工程师、数学家Eugenio Barsanti和液压专家Felice Matteucci就设计制造了世界上首个以氢为动力源的二冲程卧式发动机，而人类首次将氢能运用到陆地交通工具甚至比现代意义上的内燃机汽车发明的时间更早，1807年，瑞士发明家弗朗索瓦艾萨克德里瓦兹（Francois Isaac de Rivaz）将一台泵式发动机安装在了一个四轮马车上，而这台机器的动力来源正是氢气。有趣的是，虽然这台发动机的工作原与现代内燃机相距甚远，但采用的电火花点燃混合气却十分超前，一直应用至今。

  虽然这台瑞士发明家弗朗索瓦艾萨克德里瓦兹（Francois Isaac de Rivaz）发明的氢内燃机的工作原与现代内燃机相距甚远，但采用的电火花点燃混合气却十分超前，一直应用至今

  随着汽车的发明和普及，工程师们也没有停止对于氢内燃机的探索。1941年，纳粹德国开始了疯狂的“巴巴罗萨”计划，大举进攻苏联。很快，列宁格勒被德军包围并切断了石油供应。为了能够更好的保证物资运输，苏联红军的随军工程师Boris.Shelishch将一辆GAZ-AA军用卡车的发动机改为使用氢燃料，在证明其可行性后，随后又在10天中改装了200辆同型号的卡车，据当时有限的资料记录，这些卡车不仅能常工作，而且比燃烧汽油时更加经济、高效。

  早期人类对对氢气最成功的商业化应用是20世纪初的载人飞艇，飞艇的原理类似热气球，由于氢气密度远低于空气，因而只要将其冲入足够体积的气囊中，便可以带动可容纳数十人的客舱。

  在此以前，人类对对氢气最成功的商业化应用是20世纪初的载人飞艇，飞艇的原理类似热气球，由于氢气密度远低于空气，因而只要将其冲入足够体积的气囊中，便可以带动可容纳数十人的客舱。飞艇可以垂直起飞降落，并不用额外修建机场，且作为动力源的发动机无需很大的功率，因此在早期的航空业，大型载人飞艇在与早期飞机的对比中有着绝对的优势。甚至在1930年代中期，乘齐柏林飞艇穿越大洋前往美洲旅行成为了欧洲上流社会的风尚，但氢气易燃和难以控制的化学性质也为飞艇埋下了隐患，随着1937年的著名的“兴登堡空难”，飞艇的安全性受到了公众和航空从业者的质疑，自此销声匿迹。

  1974年至1990年间，日本东京都市大学（Tokyo City University，旧称Musashi Institute of Technology）先后打造了10辆以氢为燃料的试验车辆（图为1990年以日产300ZX为基础打造的试验车“武藏8号”）

  1970年代起，随着两次石油危机的爆发，更多的车企和科研组织将氢燃料内燃机的研发提上日程。1974年至1990年间，日本东京都市大学（Tokyo City University，旧称Musashi Institute of Technology）先后打造了10辆以氢为燃料的试验车辆，他们不仅深入研究了两冲程、四冲程发动机以氢驱动的可行性，同时还对点火及进气方式、燃烧能效等方面做了大量试验；1977年，由美国发明家Roger Billings设计改装的一辆凯迪拉克赛威轿车甚至被用于新任总统吉米.卡特的就职，旨在向公众展示宣传其搭载的氢燃料-汽油两用发动机。

  1979年，宝马推出了首款液氢-燃油双燃料汽车520h，该车不仅配备了搭载缸内直喷技术的3.5L发动机，同时在氢燃料储存方面也有所突破，采用了超级绝缘材质包裹的低温储存罐，提升了行驶的安全性。

  与此同时，在氢内燃机诞生地的欧洲，车企也没有停止探索的脚步。1979年，宝马推出了首款液氢-燃油双燃料汽车520h，该车不仅配备了搭载缸内直喷技术的3.5L发动机，同时在氢燃料储存方面也有所突破，采用了超级绝缘材质包裹的低温储存罐，提升了行驶的安全性。此后，宝马又接连在历代7系轿车的基础上推出了氢动力车型，甚至在2007年，宝马还小批量生产了100辆以（E65）760轿车为基础打造的“Hydrogen 7”车型，并提供给影星、企业家等公众人物使用，以宣传氢内燃机技术。自1980年代起，奔驰等车企也针对氢内燃机的可行了做了相关的研究和实验。

  2007年，宝马小批量生产了100辆以（E65）760轿车为基础打造的“Hydrogen 7”车型，并提供给影星、企业家等公众人物使用，以宣传氢内燃机技术。

  由于氢能在化学性质方面与石化燃料有相类似的地方，因此对于传统车企而言，氢内燃机只要在现有发动机基础上对供油系统、火花塞、发动机内部密封部件稍加改装即可。并非像纯电、燃料电池等其他新能源形式，需要车企在研发方面“另起炉灶”。此外，据统计氢内燃机整体研发成本大概只比同排量的燃油发动机高15%左右，成本优势明显。

  自1980年代起，奔驰等车企也针对氢内燃机的可行了做了相关的研究和实验。

  另外，在目前的技术条件下，大多数氢内燃机具有多种燃料适应性，不但可以使用纯氢为燃料，也能够正常的使用氢与天然气、氢与其它燃料的混合燃料，而且，由于氢的物理性质，氢燃料内燃机无需担心冷起动、积碳等传统内燃机的顽疾。在很多业内人士看来，氢内燃机是未来降低对石油依赖的重要方法。既然如此，为什么搭载氢燃料内燃机的汽车迟迟不能落地呢？

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