
我們在初中時學過氫的性質,它是元素周期表上的第一個元素,也是宇宙中第一個原子。它本身可以與氧氣一起燃燒,并釋放出大量的熱能和水。火箭發動機中的液氫液氧發動機也是比沖量最大的發動機。所以用氫作為汽車內燃機的燃料是完全有可能的。
早在2007年,寶馬就推出了搭載V12氫燃料發動機的7系,但續航里程和性能都過低,100公里的加速時間將近10秒!如此低的性能,讓氫燃料發動機長期被人們所忽視,直到豐田和現代汽車推出氫燃料電池電動汽車,氫能源再次獲得了高度的關注。氫燃料電池通過將氫和氧之間的電子轉換成電能,進而驅動電機驅動車輪,大大提高了氫能源的效率。
氫燃料電池技術已經發展了十年左右,豐田似乎已經解決了直接燃燒氫的低效問題,推出了一款用于賽車的氫動力引擎。所以問題是,氫能源的兩種發展路線,氫燃料電池和氫燃料發動機,哪一條代表未來?一輛給你和電動汽車一樣的駕駛體驗,一輛給你和傳統汽油汽車一樣的駕駛體驗。事實上,我們可以大膽猜測,在未來,氫燃料發動機和氫燃料電池混合動力系統。
寶馬是世界上第一家推出氫動力汽車的汽車制造商,并已經成功完成了一系列的開發過程。氫7采用了191kW / 260hp 6.0L V12發動機,最大功率191kW,最大扭矩390N·m,從0到100km/h僅需9.5秒。電子限速為每小時230公里。如果沒有充足的氫氣供應,V12發動機可以迅速切換到傳統的汽油運行模式。
自1978年以來,寶馬一直致力于氫動力汽車的研發,并在未來幾年中不斷開發和升級這項技術。2000年,寶馬成為世界上第一家在德國漢諾威舉行的2000年世界博覽會上展示氫動力汽車車隊的汽車制造商。與此同時,寶馬750hL已經在真實的測試環境中證明了它的優點。
2000年,世界上第一個公共氫燃料補給站在慕尼黑機場開放。2004年,氫燃料發動機概念車問世。它也有一個6.0l V12發動機,但它的最大功率210kW, 1.5噸的車身和300.175公里/小時的最高速度。
雖然這輛車的性能還可以,但是當移植到7系時,很明顯6.0L V12怪獸是用氫氣和氧氣燃燒來做功的,實在是太低效了。200公里的續航里程讓它變得不那么實用,駕駛起來也沒什么刺激。對于寶馬來說,V12能在9.5秒內跑完100公里簡直就是個笑話。然而,在氫能源的碳探索中,寶馬并沒有停下腳步,而是改變了一條道路——我的氫下一步
2019年,寶馬發布了氫燃料電池技術I Hydrogen Next。它將一個X5模型轉換成一個氫燃料電池,可以容納兩個700 bar的氫罐,可以容納6公斤的氫。氫燃料電池系統產生約125kW的功率,電機輸出為275kW。
寶馬最終放棄了它的氫動力發動機,轉而使用氫動力燃料電池,這是世界上最高效的技術,豐田、現代和許多其他大公司都在研究。目前,國內氫能技術企業蓬勃發展,其中最關鍵的儲氫罐、減壓閥、反應器等技術已發展相當成熟。
氫燃料電池的好處是顯而易見的。它們充電迅速,充氫只需3分鐘,續航里程與燃料車相同,駕駛感覺與純電動汽車相同,排放僅為水。
2021年8月23日至24日,一輛豐田Mirai在前往南加州的往返行程中燃燒了5.65公斤氫氣,總行程845.3英里(1360公里),創造了新的吉尼斯世界紀錄。這是環保局402英里的兩倍多。氫燃料電池汽車的另一項紀錄是現代NEXO在2019年創下的778公里的行駛里程。
因為氫燃料電池很容易操作,所以不應該有任何新的方法來做它。然而,豐田用氫動力卡羅拉賽車將時光倒流了20年。豐田尚未宣布氫燃燒技術是否會很快進入消費者市場,但它在賽車上的應用被視為一個測試案例。對于那些熱衷于傳統內燃汽車的人來說,豐田的氫引擎提供了與汽油引擎相同的行駛、性能和響亮的排氣聲,但只排放水和極少量的氮氧化物。
氫發動機由DENSO噴嘴提供動力,該噴嘴在高壓下將氫氣泵入氣缸,并通過計算機控制點火角度控制燃燒室的溫度。另一個亮點是,豐田卡羅拉氫賽車配備了4個可容納180升氫氣的儲氫罐。
從氫燃料發動機到氫燃料電池再到氫燃料發動機,有句話說得好,東三十年,西三十年,但是氫能的利用隨著技術的發展只有20年的時間才開始向兩個方向迅速發展。在未來,我們不僅可以享受氫燃料電池帶來的“安靜野獸”,還可以享受氫內燃機帶來的驅動激情。但從目前量產汽車的角度來看,氫燃料電池技術發展更為迅速,氫能化學能轉化為電能再轉化為機械能(無大熱損失)的效率要高于氫內燃機,消除了內燃機的油潤滑系統和散熱系統。也許未來的氫燃料發動機只會成為富人的大玩具。
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