[08北京车展] 三国争霸之氢燃料发动机

　　当国际原油飙升到每桶100美元，特别是中国汽车市场被发掘出来以后，能源问题已经不是教科书里的杞人忧天，而会更像《后天》随时都会出现的能源风暴。沧海横流，方显英雄本身。传统燃料轿车发动机好比董卓，虽然现在强大无比，统治轿车界，但日薄西山。天下豪杰相时而动，借车展之东风，发展自己的势力。其中有三大技术最有帝王相，它们分别是：氢燃料发动机、氢燃料电池和纯电动轿车。版权声明：系搜狐汽车独家稿件。版权为搜狐汽车所有。未经许可，不得转载，否则一经发现，必将追究。

　　1.氢燃料发动机成长史

　　1874年，儒勒•凡尔纳就预言：氢和氧将长期的保障地球的能源供应。

　　1984年，宝马研制了第一款氢燃料动力汽车745i Turbo。

　　1999年，第一家液态加氢站在慕尼黑运营。

　　2004年，宝马H2R氢燃料发动机创造9项世界记录。

　　2006年，宝马集团推出了世界第一款氢动力豪华高性能轿车BMW氢能7系。

　　2007年6月18日中午12点07分，我国自主研制的第一台氢内燃发动机，在长安集团点火成功，标志着我国氢内燃机技术取得了突破性进展。

　　提到氢动力轿车，我们不能不提宝马轿车，从1984年以来，就频频出现在各展示中心。第一代氢动力宝马7系轿车于2006年推出，其12缸发动机排量6.0L,功率达到260马力（191kw），0-100km/h加速时间为9.5秒，最高时速可达到230km/h.该车既能使用汽油又能使用液态氢（-253摄氏度）作为燃料，在单纯使用氢燃料（8kg）的情况下续驶里程为200km。宝马7系已经具备量产的能力，只待政策的东风。

　　国内长安在2007年点火成功氢燃料发动机后，趁热打铁，推出一款夺人眼球的氢动力轿车“氢程”。大弧度的线条，浑然天成，凝重而不失灵动，未来感巨强。整车体现了中国汽车创造的技术与艺术水平的飞跃。

　　2.高效率是氢动力的杀手锏

　　当导弹和航天推进器大量使用氢能源时，我们就不必怀疑氢能源的效率问题。相比汽油，氢气有那些主要特性呢？

　　首先氢燃料的辛烷值很高，达到130。这也说明，氢燃料的抗爆性很好，氢燃料发动机可以采用更高的压缩比，提高压缩比最大优点是提高热效率。另外，氢/空气混合气的燃烧速度比较快，效果同样提高抗爆性。这两个因素导致最大缸内压力和温度得到提高。

　　根据热力学的卡诺循环可以知道，缸内温度越高，热效率也越高。最后，氢燃料的低热值很高，达到120MJ/kg，汽油的低热值仅有44 MJ/kg。也就是说，质量相同的氢燃料要比汽油产生更多的能量，再结合氢燃料发动机的高效率，燃用同等质量的氢燃料，续航里程要远大于汽油机。

　　3.安全已经不再是问题

　　我们都知道，过节放飞氢气球时，如果不注意会造成氢气球爆炸，因此氢燃料属于危险品。但宝马的氢燃料轿车通过一系列安全措施，保证氢燃料轿车的安全性。

　　氢燃料轿车最大的安全隐患是氢气瓶，BMW氢能7系的氢燃料罐采用双层壁式结构，包括在2毫米厚的不锈钢板以及内罐和外罐之间30毫米厚的真空超隔热层。这种结构极大地降低了热量传递，中间层可提供相当于约17米厚的styropor(一种聚苯乙烯)的隔热效果。

　　此外，内罐和外罐之间的连接部件采用碳纤维夹层，极大地避免了热量传递。燃料罐内保持在-250℃的低温中，远低于氢气-212℃的液化温度。

　　4.零排放，非零排放，还真是个问题

　　理论上讲，采用氢气作为燃料，它与氧气发生反应，生成的产物只有水。因此，有些媒体就宣传氢燃料发动机能够实现零排放。当然宝马也利用这种观点来误导、忽悠大家。本着“怀疑一切”的严谨态度，我们粗浅研究氢燃料发动机的排放。

　　氢燃料发动机真的能实现零排放吗？很可惜，答案是否定的。我们做个假设，如果我们采用的氢燃料是百分之百的氢，氧化剂采用的也是百分之百的氧气，那么这两种物质在特定条件下反应，生成的产物才只有水。但是目前氢气主要是从天然气中制取，不可避免的含有其它成分；而且氢燃料发动机吸入的是空气，而不是纯氧，空气中含有大量的氮气。氮气在高温富氧的情况下就能被氧化成NOx，不巧的正如前面说介绍，氢燃料发动机内的确存在高温富氧的条件，所以氢燃料发动机会产生NOx也是不可避免的。如果大家还好奇，氢燃料发动机除了水蒸汽、NOx以外，还会生成什么？从下面的图中可以看出排放物中会有CO、CO2、HC，以及未燃烧的H2（图表为Ford P2000 氢燃料发动机试验结果）。真是不研究不知道，一看吓一跳。

　　5.占卜氢燃料发动机的未来

　　技术成熟度：★★★★☆

　　继承了传统发动机的血统，使氢动力发动机面临的技术难度没有想象中的那么高。一旦氢能源得到广泛应用，必将得到广大发动机厂家的追捧。宝马7系展示的双模燃料轿车，已经解决了技术上的问题，真正能够推向市场，还需要政府的力量。

　　成本提高率：★★★☆☆

　　氢燃料的存储是氢发动机和燃料电池都必须面对的一大难题。除了考虑安全问题外，还要不断提高存储效率问题。氢燃料箱及涉及氢气安全性的各项措施也将提高整车的成本。

　　续航里程：★★☆☆☆

　　氢燃料发动机热效率高，氢燃料热效率高，但是，即使液氢密度也很小，所以整车携带的氢燃料绝对质量却很小，比如宝马7系，携带的氢燃料仅8kg，续航里程只有200km。

　　环保指数：★★★☆☆

　　氢燃料发动机并非零排放，但是它的HC、CO和CO2的排放量要远小于汽油机或柴油机。氢燃料发动机产生的NOx使它的环保指数有所降低。通过采用催化器等措施，氢燃料发动机仍然可以称得上“绿色动力”。

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