氫內燃機與氫燃料電池，誰是未來能源的王者？

在初中化學課上，我們了解了元素周期表第一元素、宇宙中的原始原子氫的性質。它本身可以與氧氣一起燃燒，并釋放出大量的熱能和水。在火箭發(fā)動機中，液氫液氧發(fā)動機也是比沖最大的發(fā)動機。因此，使用氫氣作為汽車內燃機的燃料當然是可行的。

早在2007年，寶馬就推出了搭載V12氫燃料發(fā)動機的7系，但續(xù)航和性能太差，百公里加速接近10秒！如此低的性能，讓氫燃料發(fā)動機在很長一段時間內淡出了人們的視野。直到豐田和現(xiàn)代汽車推出氫燃料電池電動汽車，氫能源才再次獲得高度關注。氫燃料電池通過氫和氧的電子轉換產(chǎn)生電能，電能驅動電機驅動車輪，從而大大提高了氫能的利用效率。

豐田氫燃料發(fā)動機花冠賽車

迄今為止，氫燃料電池技術已經(jīng)發(fā)展了大約10年，現(xiàn)在豐田已經(jīng)推出了氫燃燒發(fā)動機并將其安裝在賽車上?？磥碡S田已經(jīng)解決了直接燃燒氫氣效率低下的問題。那么問題來了，氫能的兩條發(fā)展路線：氫燃料電池和氫燃料發(fā)動機，哪一條更能代表未來？一是給你和電動車一樣的駕駛體驗，二是給你和傳統(tǒng)燃油車一樣的駕駛體驗。其實我們不妨大膽猜測一下，未來可能會推出由氫燃料發(fā)動機+氫燃料電池組成的氫氫混合動力系統(tǒng)。

寶馬氫氣7

寶馬氫氣7

寶馬是世界上第一家推出氫動力汽車的汽車制造商，已成功完成系列開發(fā)過程。氫7采用6.0L V12發(fā)動機，191千瓦/260馬力，最大功率191千瓦，最大扭矩390Nm。它可以在9.5 秒內從0 加速到100 公里/小時，最高速度電子限制為230 公里/小時。如果不能保證充足的氫氣供應，V12發(fā)動機可以快速切換到常規(guī)汽油工作模式。

寶馬氫氣7

BMW早在1978年就開始了氫動力裝置的研究，并在未來幾年內繼續(xù)研發(fā)和升級這項技術，開發(fā)出數(shù)代氫動力汽車。 2000 年，寶馬成為世界上第一家在德國漢諾威2000 年世博會上展示氫動力汽車示范車隊的汽車制造商。同時，BMW 750hL氫燃料汽車在真實測試條件下證明了其優(yōu)勢。

寶馬H2R 氫氣

寶馬H2R 氫氣

寶馬H2R 氫氣

2000 年，世界上第一個公共加氫站在慕尼黑機場啟用。 2004年發(fā)布搭載氫燃料發(fā)動機的概念賽車，同樣搭載6.0L V12發(fā)動機，但最大功率為210kW，驅動1.5噸的車身，最高時速為300.175公里/小時。

賽車性能雖然不差，但是移植到7系上，很明顯這臺6.0L V12的怪獸是用氫氧燃燒做功的，效率實在是太低了。 200公里的續(xù)航里程大大降低了它的實用性，完全沒有駕駛激情。對于寶馬來說，V12發(fā)動機百公里加速9.5秒，簡直就是個笑話。不過，在氫能的碳探索上，寶馬并沒有停下腳步，而是換了一種方式—— i Hydrogen Next

BMW i Hydrogen 下一個

2019年，寶馬發(fā)布了氫燃料電池技術的i Hydrogen Next，將X5車型改裝成氫燃料電池，可容納兩個700bar的氫氣罐，可容納6公斤氫氣。氫燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電量約為125kW，電動機的輸出功率為275kW。

BMW i Hydrogen 下一個

BMW i Hydrogen Next 發(fā)電機堆

寶馬最終放棄了氫燃料發(fā)動機向氫燃料電池的改造。這是目前氫能利用率最高的技術，也是豐田、現(xiàn)代等眾多大廠聯(lián)合研發(fā)的目標。目前，國內氫能科技企業(yè)蓬勃發(fā)展，最關鍵的儲氫罐、減壓閥、電堆等技術發(fā)展相當成熟。

氫燃料電池的好處很明顯，補能快，加滿氫只需3分鐘，續(xù)航里程和燃油車一樣，駕駛體驗和純電動車一樣，而且只有水被發(fā)射。

豐田Mirai 氫燃料電池車

豐田Mirai 打破吉尼斯世界紀錄

2021年8月23-24日，豐田Mirai在南加州的往返行程中消耗了5.65公斤氫氣，總里程為845.3英里（1360公里），刷新了吉尼斯世界紀錄。這是EPA 續(xù)航里程402 英里的兩倍多。氫燃料電池汽車創(chuàng)下的另一項紀錄是2019 款現(xiàn)代NEXO，續(xù)航里程為778 公里。

由于氫燃料電池非常易于驅動和使用，因此應該沒有什么新鮮事可做。而腦洞大開的豐田卻將氫能源倒退了20年，再次推出了氫燃料發(fā)動機——卡羅拉氫燃料賽車。豐田尚未公布氫燃燒技術是否有望在短期內進入消費領域，但其在賽車上的應用可以看作是一種驗證和嘗試。對于那些熱衷于傳統(tǒng)內燃機汽車的人來說，豐田的氫燃料發(fā)動機具有與汽油發(fā)動機相同的駕駛感覺、性能和豐富的尾氣，同時僅排放水和極少量的氮氧化物。

豐田花冠氫賽車

豐田花冠氫賽車

豐田花冠氫賽車

Toyota Corolla Hydrogen Fuel Racing 這款氫燃料發(fā)動機配備了DENSO 噴嘴，通過高壓將氫氣噴入氣缸，并通過電腦控制點火角度來控制燃燒室內的溫度。另一個亮點是，豐田卡羅拉氫燃料賽車配備了四個儲氫罐，可容納180L的氫氣。

從氫燃料發(fā)動機到氫燃料電池再到氫燃料發(fā)動機，有句話說的很好，30年河東，30年河西，但是隨著技術的發(fā)展，氫能的利用開始轉變?yōu)閮蓚€方向發(fā)展迅速。未來，我們不僅可以享受氫燃料電池帶來的安寧靜猛獸，也能享受到氫內燃機帶來更澎湃的駕駛激情。但就目前量產(chǎn)車來看，氫燃料電池技術發(fā)展的更迅速，同時氫能源的化學能到電能到機械能的轉換（無大量的熱損失），相比氫內燃機化學能到機械能的能量轉換效率更高，而且省去了內燃機中的機油潤滑系統(tǒng)和散熱系統(tǒng)。也許未來的氫內燃機，只會成為有錢人的大玩具。