广汽研究院深度解析氢发动机技术：明日能源 终极选择

  9月9日，广汽研究院自主研发的首款热效率预计可达44%的氢发动机，正式成功点火。汽车浏在报道此事之后，引发了行业内一番热议，讨论的焦点包括了几个方面：

  为何要研发氢发动机，纯电动汽车的技术发展这么快，广汽为何又来研发氢发动机？

  有了氢燃料电池，还需要氢发动机么，氢发动机一度达到可量产水平，为何又被放弃了？

  基于上述三大重点问题，汽车浏小编通过广汽研究院的技术专家，获得了所需的答案——汇总来看，氢动力意味着明日能源的终极选择，而氢发动机凭借自身优势，也将成为未来与燃料电池、混和动力、纯电动在不同场景下并驾齐驱的主流动力。

  电驱是未来，但是电从供给端到使用端，是否是“无碳”的呢？《中国能源大数据报告（2021）》显示：截止2020年底，全国全口径非化石能源发电装机容量合计9.8亿千瓦，占总发电装机容量的比重为44.8%，比上年提高2.8个百分点。煤电装机容量10.8亿千瓦，占比为49.1%——首次降低到50%以下。

  对于为何要发展氢动力，广汽研究院的回复很详细：“双碳”目标对我国节能与新能源汽车技术发展提出了更加高的要求，纯电动汽车从能源需求侧解决了碳排放的问题，但在我国能源结构中，大部分电力来源于火电，同时弃光、弃风的可再生电非常普遍。为充分的利用可再生电资源，构建多元的新型能源供给结构，从 “源-网-荷-储”的多层面考虑，建立智能化能源网络供给结构具备极其重大意义。

  氢能作为宇宙中最丰富的元素，质量单位体积内的包含的能量高，既可当作“储能”元素，也可以用作能量载体，是智慧能源网络的有效“承载体”。

  氢能可通过可再生的光电、风电、地热电等可再生电能源电解水制取，从理论上来看“取之不尽用之不竭”。

  简单归纳：氢能不仅储量丰富，而且属于可再次生产的能源，更重要的是，从供应端到使用端，氢能是“全程无碳”的绿色能源，因此，“广汽始终致力于行业高效低排放动力总成单元的设计开发，并积极布局发动机代用燃料应用开发研究，目前已针对多种低碳燃料进行了有效的技术储备，以应对未来动力多元化、能源多元化的结构趋势。“

  “目前氢能动力在汽车领域的应用主要是氢燃料电池，其基础原理是通过贵金属催化氢气与空气中氧气在膜电极总成中发生电化学反应，由此产生电能；而氢气发动机则通过点燃气缸内预先混合的氢气和空气，气体膨胀推动活塞做功，其燃烧方式属于预混燃烧，基本构造形式和工作原理与传统车用汽油发动机完全相同。”广汽研究院的专业技术人员，汇总了氢发动机的优势所在：“作为一种可再生的清洁燃料，氢气燃烧后只产生水，且具有单位质量热值高、点火能量低、着火界限宽、火焰传播速度快等特点，能够同时实现零碳排放和高热效率，是发动机理想的替代燃料。

  不仅如此，氢气发动机对氢气的纯度要求低，可基于成熟的发动机技术进行开发，具有成本低、可靠性高、耐久性好、功率密度大的优点。借助成熟的发动机产业链，氢气发动机有望快速推向市场，带动氢能应用基础设施的成熟，为燃料电池的规模化应用和产业链完全成熟提供基础“。

  就目前来说，国际上氢能在汽车领域内的运用，多数选择了氢燃料电池，但此时广汽研究院去自主开发氢发动机，是否背道而驰呢？实际上，这是一种误解。

  广汽研究院专业技术人员答复称：“由于氢燃料的优良理化特性，早在2006年，德国宝马公司实现了BMW 7系双燃料V12/ 6L发动机的量产，该氢发动机功率达到了191kW，氢燃料通过进气道喷射方式，整车氢供给系统采用液氢存储系统，储氢设备的温度低至-252℃。

  受限于当时的发动机技术发展水平，早期的氢发动机功率密度低，搭载整车氢耗非常高，且液化存储氢气消耗大量的能源，同时由于在当时的背景下，氢气“制-储-运-加”基础设施的不完善，氢发动机没有实现大规模的市场化应用。

  随着现代发动机技术的进步，当前汽油机在缸内高压直喷、Miller（米勒）循环、高效增压、低压EGR、预燃室射流点火、稀薄燃烧以及燃料设计等先进的技术的加持下，试验室热效率已突破50%，升功率大于200kW。高性能、高燃效的氢发动机开发条件日益成熟，且在氢燃料电池汽车的规模应用下，氢气的供应链逐渐趋于完善，燃料的供应体系已较早期有了明显飞跃，在这一背景下，目前丰田宣布2023年将进一步迎合氢能社会的愿景，继氢燃料电池之后再次推出两款氢燃料发动机汽车——丰田新Prius和Corolla“。

  ”相比于氢燃料电池，氢燃料发动机以其优越的环境适应性和动力性可应用于环境苛刻、地理形貌复杂的场景，燃料电池以其优越的NVH性能和零污染排放特性可在大、中型城市和高端需求场景使用“。

  在介绍技术背景的同时，广汽研究院还透露了一个令人欣喜的消息：广汽氢燃料电池发动机已搭载整车示范运行。

  “受制于技术瓶颈尚未突破、成本高、耐久性等问题，尚未获得大规模推广。为了响应国家‘双碳’战略，构建多元化智慧能源供给网络，广汽大力推进氢能‘零碳’排放动力总成的发展，培育‘制-储-运-加’和终端使用的全产业链，基于成熟的发动机产业链，快速推出氢燃料发动机，带动氢能应用基础设施的成熟，为氢能动力的规模化应用和产业链完全成熟提供基础。”

  燃料电池和氢发动机有一个共同特点，那就是能源选择都是氢，与这一选择相比，其他包括纯电动、混动技术，在未来又会扮演何种角色呢？广汽研究院的专家是这样介绍的：

  “在双碳目标和能源转型的大环境下，电气化、电动化是汽车毋庸置疑的发展方向。

  为实现双碳目标，传统燃油车需要尽快开展电气化技术升级，广汽计划尽快大力推广纯电动、混动等低碳排放车型，长期计划推广氢燃料零碳排放车型。

  在碳排放方面，传统燃油车在使用端碳排放较高，混动车可以明显降低使用端碳排放，而纯电动车主要在发电环节碳排放较高。综合看来，混动车和纯电动车生命周期碳排放相当。为实现双碳目标，传统燃油车将逐步被纯电动、混动以及氢燃料车型取代。

  在用户选择动力类型时需要结合自己真实的情况。比如，纯电动主要存在续航里程焦虑和充电便利性的问题，如果具备偶尔充电的条件，可优先考虑选择插电混动车型。

  混动车可以有效提升驾驶乐趣和降低油耗，也是广汽未来车型的主要动力配置，但目前价格还相对比传统燃油车高。

  广汽传统燃油车近年来大幅度的提高了发动机热效率和变速器传动效率，比如广汽搭载了钜浪动力的影豹，动力性能提升的同时，油耗比上一代车型有大幅度降低，性价比非常高。氢燃料目前还没有到大批量应用推广的阶段，随着未来加氢站的投资建设，氢燃料是我们未来车辆主要燃料，这也是实现碳中和的重要技术路线！“

  关于广汽首台氢发动机的动力和技术参数，汽车浏已在此之前做过相应的技术介绍。而基于第四代发动机进行开发的氢发动机，其基因也十分强大，汽车浏小编与广汽研究院专家交流之中获悉：广汽发动机开发体系很成熟，目前广汽已建立完整的发动机正向设计、开发、制造流程体系，具有完全自主知识产权的量产发动机产品已成功搭载传祺全系车型上。在发动机核心技术领域，广汽采用自主开发的“发动机燃烧系统可视化开发平台”，突破了国际上一直由少数几家企业垄断的高效燃烧系统技术壁垒，开发出了比肩国际领先水平的发动机产品，广汽自主发动机设计水平和开发能力得到业界和学术界的一致认可。

  由于核心技术自主掌控，当前第四代发动机的效率已处于国际领先水平，已超过丰田目前全球顶尖的发动机产品，并带来优秀的驾乘乐趣。在广汽多年的发展历史中，也逐渐完善了成熟的产业链条，在成本控制方面具有一定优势。

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