接近零排放氫內(nèi)燃機(jī)為行業(yè)注入活力
記者日前在由中國工業(yè)氣體工業(yè)協(xié)會主辦的上海第三屆中國國際氫能大會上獲悉,北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)都加入了新型氫內(nèi)燃機(jī)的研制行列。據(jù)了解,研制氫內(nèi)燃機(jī)得到了許多著名機(jī)構(gòu)和研究人士的重視,氫燃料內(nèi)燃機(jī)已成為實(shí)現(xiàn)氫能源經(jīng)濟(jì)最具現(xiàn)實(shí)意義的發(fā)展方向。
氫燃料內(nèi)燃機(jī)優(yōu)勢明顯
據(jù)統(tǒng)計(jì),在人為大氣污染源中,約有80%的一氧化碳產(chǎn)生于內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程(包括路用及非路用車輛中的內(nèi)燃機(jī)),95%的一氧化氮來自于所有類型內(nèi)燃機(jī)燃料的燃燒,內(nèi)燃機(jī)在使用過程中向大氣釋放出超過40%的揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)。由此可知,內(nèi)燃機(jī)排放是主要的空氣污染源。
氫作為一種可再生清潔燃料,不僅解決了含碳排放物帶來的危害,而且氫燃料內(nèi)燃機(jī)熱效率較高,排放量幾乎接近零,生產(chǎn)及使用成本低,在使用性能、成本等方面較容易被廣大用戶所接受?,F(xiàn)在,以氫氣作為內(nèi)燃機(jī)燃料已被公認(rèn)為是近階段以及未來一段時期內(nèi)氫能用于汽車的最現(xiàn)實(shí)、最經(jīng)濟(jì)的途徑。
據(jù)北京理工大學(xué)教授劉福水介紹,氫燃料內(nèi)燃機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是:保留傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)基本結(jié)構(gòu),發(fā)揮了氫燃料清潔、可再生的特點(diǎn)。氫燃料在內(nèi)燃機(jī)中燃燒的主要產(chǎn)物是水,沒有一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浜皖w粒物排放,惟一的有害排放物是氮氧化物,所以有效控制氮氧化物排放是燃燒與排放研究的重點(diǎn)。
從發(fā)展前景上看,氫能源作為動力目前可以分成兩大方向:一個是在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上,開發(fā)氫燃料內(nèi)燃機(jī);另一個是采用新型的動力裝置,如燃料電池。其根本目的就是解決目前汽車行業(yè)面臨的“能源與環(huán)?!边@兩大難題。
要同時解決這兩大難題,所采用的動力裝置必須具有以下兩個重要特征:對人和環(huán)境無害;所用能源具有可再生性。在滿足以上兩個特征的前提下,高效率、低成本、使用方便等指標(biāo)構(gòu)成一個新型動力裝置技術(shù)是否具有競爭力的重要條件。
從效率方面比較,燃料電池堆本身具有較高的效率,如考慮到進(jìn)氣增壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等的功率損失,燃料電池動力系統(tǒng)的最高有效效率可以達(dá)到50%以上,但隨著負(fù)荷的增加效率明顯降低;氫燃料內(nèi)燃機(jī)的有效熱效率可以達(dá)到40%~45%,且高負(fù)荷運(yùn)行區(qū)域效率幾乎不降低。
從成本上看,由于目前的燃料電池均使用貴金屬Pt作為電極,其成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī);而氫燃料內(nèi)燃機(jī)可借用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)基礎(chǔ),造價卻便宜得多。
在排放方面,燃料電池可以實(shí)現(xiàn)真正的零排放,而氫內(nèi)燃機(jī)由于工作方式的不同,會產(chǎn)生一定量的氮氧化物排放,但通過一定的技術(shù)途徑可以解決,這也是氫內(nèi)燃機(jī)研發(fā)的主要問題。