無論是我國還是那些發達的歐美國家,無一例外都是能源消耗大國,全人類都面臨著以石油為主體的能源經濟爭奇巨大壓力,越來越顯示出世界上無法擺脫石油帶來的競爭升級戰。氫能源,無論從獲取的難易度、開發的經濟效應還是環保而言,都具有可持續發展的優勢。實際上近年氫氣發動機汽車的熱度明顯上升,它既是清潔能源應用的一個好契機。氫汽發動機汽車從原理上實用是可行的,液態氫的燃料可以在汽車上應用;即使使用雙燃料的油箱,也不會影響到汽車的正常應用。目前氫氣發動機的應用BMW算是開路先鋒。BMW的750HL,5升汽缸發動機轎車上,開發出汽油和氫氣需用發動機轎車。
那么氫氣發動機到底有何優勢呢?我們可以通過氫氣加入傳統汽油引擎后的污染物排查實驗來說明。科學家將改裝汽油引擎進氣系統并與氫氣製發動機銜接,利用導入氫方式清除燃燒室的積碳。這個研究的目的是為了探討氫氣發動機的可行性以及進行汽油引擎的除碳、助燃以及引擎污染排放之研究探討,期待提升車輛性能、降低車輛排氣污染。目前科學家記錄下了導入不同比例高純氫氣以混合燃燒的測試結果,發現積碳經過燃料加氫產生的高溫燃燒情形下,能夠有效清除表面積碳,且在除碳完后,各種廢氣排放皆比原始汽油來的低。引擎性能方面,由于氫氣能使引擎缸內燃燒較完全,燃燒效率變好,所以燃燒壓力、制動馬力會隨著氫氣導入量增加而增加,但在高負荷時的效果較差。廢氣排放方面,在低轉速低負荷時,容易因為混合汽過濃導致燃燒不完全,廢氣排放增加。隨著轉速提高,進氣量增加后,CO、HC、NOx下降,CO2上升。而在重負載高轉速時,燃燒間隔縮短,氫氣無法和空氣進氣充分做預混合,導致燃燒效率變差,CO、HC、NOx上升,CO2下降。看來氫氣發動機想要完全實現無障礙應用還有很多問題要解決!
現有的氫氣發動機是什么樣子的呢?
氫氣發動機外殼上安裝了4個氫氣噴嘴,在使用汽油為燃料行駛時發動機與普通汽車是完全一樣,采用兩側進排氣;當使用氫氣為燃料行駛時,發動機便可通過安裝在RENESIS外殼上的噴嘴直接噴射氫氣,由于氫氣密度小,噴射量比汽油多得多,因此每個轉子配備兩個噴嘴。于現在使用氫氣時的最大輸出功率較低,只有81kW,因此將來將在氫氣發動機上增加馬達輔助式渦輪增壓器與油電混合裝置。馬自達渦輪增壓器可以在低轉速區通過馬達輔助渦輪運轉提高增壓效率。在高轉速區,通過普通的排氣增壓。還配備有油電混合裝置,在低轉速時輔助引擎運轉。
我國的氫氣發動機開發前景如何呢?
我國也十分重視氫能源的研究與開發工作。2003年11月中國和歐盟共同簽署了“氫經濟國際合作伙伴計劃(IPHE)”。今年4月份,在上海舉辦“中國發展氫燃料汽車戰略國際研討會”,應用并布署氫燃料站和氫氣發動機汽車,開發散布式供氫系統。
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