中国、日本企业都在搞氢气发动机!能取代纯电?您怎么看?

虽然一次国庆让纯电动汽车“趴下了”,引发了广大车友的争论和热议,但是我们应当看到:纯电动汽车在城市里执行代步任务那绝对是王者的事实!不声不响之间就把燃油车给甩后头去了。——为了能让电动汽车承担起更多职能,工程师们一直没放弃寻找能“远足”的新能源方式。

虽然一次国庆让纯电动汽车“趴下了”,引发了广大车友的争论和热议,但是我们应当看到:纯电动汽车在城市里执行代步任务那绝对是王者的事实!不声不响之间就把燃油车给甩后头去了。——为了能让电动汽车承担起更多职能,工程师们一直没放弃寻找能“远足”的新能源方式。

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就目前来看除了“油电两用”这种“擦边球方案”之外,要数氢能源技术最为受人关注,并被认为是最有可能性的“科技树”了。然而使用氢气的方式主要有2种:一是我们比较熟悉的“氢燃料电池”方案;二是在很多车友觉得“看起来很容易”的氢气内燃机。

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丰田和长城推出“氢发动机”

直接燃烧氢气,岂不妙哉?

要说氢燃料电池,日本企业目前走在了世界前列,比如研究纯氢气发电的丰田、比如研究甲醇/乙醇直接燃料电池的日产……然而今年6月底,日本丰田突然官宣,说要发布氢气内燃机车型!

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在此之后,7月份我国蜂巢动力也紧随其后发布了一系列的氢燃料内燃机。是从汽油机改出来的产物,原型机是长城旗下好几个系列都在用的2.0T汽油机(蜂巢动力是长城汽车集团下属发动机工厂)。

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这不免引起车友们的注意和讨论。如今汽车都想方设法要往电动化进化,可是丰田和长城却又捡起了内燃机?这究竟是开历史倒车还是这种发动机真的有前途?——很多人认为,传统内燃机如果改烧氢气,那环保问题就会迎刃而解,所以人类压根不需要走电动化之路。这说法对么?

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石油和天然气是碳氢化合物

二氧化碳排放永远绕不开

任何发动机燃料的原子构成,都可以用“碳氢化合物”这个词来概括。无非就是氢原子和碳原子的比例高低不同的区别而已。比如柴油属于“碳多而氢少”;煤油属于“碳中等而氢中等”;汽油属于“碳少而氢多”……

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而我们也知道,燃料中碳原子比例越高的,那么尾气里的碳颗粒也就会越严重,而且燃料越不容易彻底充分燃烧,容易存在“烧不干净”的现象,导致“黑烟问题”。反过来说,燃料中氢原子比例越高的,尾气就越干净。

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所以柴油机的尾气成分里,碳颗粒相对更多;而煤油发动机(航空涡扇发动机用的燃料是煤油,下次我们坐飞机出差时可以留意一下地面的“中国航油”加油车)碳颗粒比柴油少的多;而汽油机的碳颗粒排放最少。

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氢气燃烧理论上只产生水蒸气

按照这个思路不难得出一个结论:如果燃料中“没有碳,只有氢”岂不是尾气最环保、最干净?那么啥样的燃料是“没有碳,只有氢”呢?——显然就是纯粹的氢气!初中化学就学过了“氢气燃烧的方程式”,快来复习一下,为了便于理解,就用用文字的形式吧!

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(氢气+氧气)点火——燃烧后得到(水蒸气)。看到没?氢气发动机点火后排气管里喷出的废气,其实是水蒸气!除了会让空气变得潮湿一点之外,没其他任何害处。氢气发动机也不会排放任何二氧化碳(燃料中压根就没有碳原子)。

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而且更重要的是:汽油机、柴油机的那种声浪、那种怒吼又回来了!然而氢气发动机真的那么环保么?——首先发动机吸进去的是空气,而不是氧气!所以真实的氢燃料发动机喷出来的尾气中,并不只有干净的水蒸气!

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但实际上仍然躲不掉

氮氧化物和机油污染

因为氢的燃烧温度远高于汽油,所以氢气发动机工作温度更高,高温下空气里的氧气和氮气发生反应,生成大量氮氧化物(NOx)——这货可是重污染物质!从国一、国二、国三一路发展到国六,工程师就没停下和氮氧化物(NOx)死磕的脚步。好不容易赶跑的氮氧化物(NOx)难道又要回来了?

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其次,氢气发动机运转是离不开机油的!高温下任何机油都会沉积、焦化、碳化。反正机油都会引发积碳问题,只是或多或少的区别罢了。——好不容易把碳原子从燃料里赶跑,它却也要回来了……

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而且目前大多数氢气的来源

是石油/煤炭化工的副产品

更夸张的是,似乎从来没人问过一声“氢从哪来?”!氢从哪来?电解水可以得到氢气。但是电力从何而来?答案是烧煤!——这是一种获取氢气的方式,但效率很低,所以用的很少。目前全世界范围内,最主力制造氢气的方式是“化工萃取法”。说白了是石油/天然气/煤炭化工行业的“副产品”。

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闹半天本想绕过石油资源,可没成想最终绕了回来。其实上世纪70年代(咱80后一代还没出生那活儿),德国宝马早就玩过氢气发动机了。但人家也早就闹明白这种技术的不合理之处在哪里了,您瞧宝马早就放弃了,又回到了电力化时代,回到了氢燃料电池的道路上……

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