接近零排放 氢内燃机为行业注入新活力

    记者日前在由中国工业气体工业协会主办的上海第三届中国国际氢能大会上获悉，北京理工大学、浙江大学、吉林工业大学、天津大学都加入了新型氢内燃机的研制行列。据了解，研制氢内燃机得到了许多著名机构和研究人士的重视，氢燃料内燃机已成为实现氢能源经济最具现实意义的发展方向。

    氢燃料内燃机优势明显

    据统计，在人为大气污染源中，约有80%的一氧化碳产生于内燃机的燃烧过程（包括路用及非路用车辆中的内燃机），95%的一氧化氮来自于所有类型内燃机燃料的燃烧，内燃机在使用过程中向大气释放出超过40%的挥发性有机物质。由此可知，内燃机排放是主要的空气污染源。

    氢作为一种可再生清洁燃料，不仅解决了含碳排放物带来的危害，而且氢燃料内燃机热效率较高，排放量几乎接近零，生产及使用成本低，在使用性能、成本等方面较容易被广大用户所接受。现在，以氢气作为内燃机燃料已被公认为是近阶段以及未来一段时期内氢能用于汽车的最现实、最经济的途径。

    据北京理工大学教授刘福水介绍，氢燃料内燃机的最大优点是：保留传统内燃机基本结构，发挥了氢燃料清洁、可再生的特点。氢燃料在内燃机中燃烧的主要产物是水，没有一氧化碳、二氧化碳、碳氢和颗粒物排放，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烧与排放研究的重点。

    从发展前景上看，氢能源作为动力目前可以分成两大方向：一个是在传统内燃机技术的基础上，开发氢燃料内燃机；另一个是采用新型的动力装置，如燃料电池。其根本目的就是解决目前汽车行业面临的“能源与环保”这两大难题。

    要同时解决这两大难题，所采用的动力装置必须具有以下两个重要特征：对人和环境无害；所用能源具有可再生性。在满足以上两个特征的前提下，高效率、低成本、使用方便等指标构成一个新型动力装置技术是否具有竞争力的重要条件。

    从效率方面比较，燃料电池堆本身具有较高的效率，如考虑到进气增压系统、冷却系统等的功率损失，燃料电池动力系统的最高有效效率可以达到50%以上，但随着负荷的增加效率明显降低；氢燃料内燃机的有效热效率可以达到40%~45%，且高负荷运行区域效率几乎不降低。

    从成本上看，由于目前的燃料电池均使用贵金属Pt作为电极，其成本远高于传统内燃机；而氢燃料内燃机可借用传统内燃机的技术基础和生产基础，造价却便宜得多。

    在排放方面，燃料电池可以实现真正的零排放，而氢内燃机由于工作方式的不同，会产生一定量的氮氧化物排放，但通过一定的技术途径可以解决，这也是氢内燃机研发的主要问题。

    燃料电池要求的氢气纯度大于99.9%，而氢燃料内燃机对氢的纯度几乎没有要求，可以使用各种来源的氢燃料，是启动氢能源经济的最佳动力装置。另外，氢燃料内燃机具有多燃料适应性的优势，能够根据燃料的供应情况自动切换燃烧方式，解决了氢能源经济启动初期氢气供应基础设施不完善时车辆的运营问题。

    国外研究机构走在前列

    宝马汽车公司自1978年就开始开发以氢气为燃料的内燃机及汽车。

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