|
发动机 |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
本产品全部新闻
|
|
|
|
|
接近零排放 氢内燃机为行业注入活力 |
|
| http://cn.newmaker.com
11/27/2008 11:05:00 AM
中国工业报
|
|
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。但他们是从柴油机、内燃机的改造开始的，到现在已经研发了6代以氢燃料内燃机驱动的轿车。2004年9月，宝马集团用一部名为H2R的氢内燃机驱动的汽车创造了9项速度纪录。该车装备6升V12氢燃料内燃机，最大功率为210千瓦，0~100公里/小时加速约6秒钟，最高速度达302.4公里/小时。它的惊人表现证明，氢动力汽车的性能丝毫不逊于传统能源的汽车。目前，德国正在慕尼黑、柏林等大城市建设氢气加气站，同时，宝马公司已经对车用氢内燃机的启动、冷却和氮氧化物的控制提出了具体方案，计划逐步将氢燃料内燃机动力的宝马7系轿车推向市场。
2005年初，福特汽车公司宣布，佛罗里达州将拥有氢动力内燃机福特E-450客车的第一个用户。德州达拉斯—沃斯堡机场也正与福特汽车公司讨论成批购置V10氢动力内燃机客车的计划。这种客车可承载包括司机在内的12名乘客和行李，装配98升的氢气燃料箱，预计可行驶241公里。福特公司推出的U型SUV氢燃料混合动力则是一款典型的军民两用车辆。该车采用一台2.3升四冲程增压氢燃料内燃机，与电传动系统组成混合动力系统。动力系统的热效率达到38%，比传统内燃机高出25%以上，续航里程约达483公里。这一车型已经引起了美国军方的强烈关注。
奔驰公司自上世纪70年代起就开始了这一领域的研究工作，1978年开发了第一辆氢燃料样车，采用氢与空气均匀混合后从内燃机进气管吸入气缸的供给方式。近几年奔驰公司又将氢燃料项目列入进一步的研究课题，开展氢气缸内喷射的氢燃料样车试验。
日本马自达汽车公司也从上世纪70年代末开始研究氢气汽车。2003年，马自达公司推出装有氢燃料转子内燃机的跑车。马自达公司称，这种车将尽快批量生产。
美国能源部2004年5月启动的一项名为“先进车辆测试行动(AVTA)”项目，对氢燃料内燃机进行了全面的评估：氢燃料内燃机既可以燃用纯氢也可以燃用传统的石化燃料，具有很好的燃料适应性，这一特性在近期氢燃料供应设施不完备的情况下是非常诱人的；氢内燃机还具有在各种气候条件下都能正常工作、无需加热设施、没有低温启动问题、燃烧效率高（比内燃机高出25%以上）等优点。该项目得出的最终结论是：氢燃料内燃机车辆在通向氢燃料经济的道路上是一种非常重要的中间技术。
欧、美、日的一些大汽车公司已经借助自身强大的产品开发平台，在氢内燃机的研究和开发方面做了大量的探索和实际应用，在氢燃料供应与安全、排放控制、电子管理系统开发等方面有了深厚的理论与实践研究，形成了一定的研发能力和生产规模，表现出了对于氢内燃机推广的坚实信心和雄厚实力。
国内氢内燃机研究卓有成效
就在国外加快氢内燃机研制步伐的同时，国内在氢能源的制取和供应上已经进行了许多卓有成效的工作，为氢燃料内燃机的研发应用奠定了良好的基础。
浙江大学较早开展了氢内燃机的研究，并针对氢内燃机运转中存在的问题提出了燃烧改进方案，同时针对氢燃料需要开发了基于模糊控制的模型，发表了一定数量的论文。北京理工大学、浙江大学、吉林工业大学、天津大学等进行了有关在内燃机的燃烧过程中加入部分氢气改善内燃机燃烧过程的研究，上海交通大学利用计算机数值模拟技术对氢气内燃机的性能进行了预测。
在这里值得一提的是，北京理工大学在国家985工程的支持下，建成了具有国际先进水平的氢燃料内燃机试验开发平台，该平台设立了氢探测报警系统、防爆安全系统、完备的测试分析系统，为氢燃料内燃机的技术开发奠定了较好的物质基础。同时，与长安汽车（集团）有限公司合作开展了氢内燃机供应系统、电子控制系统、性能匹配等多项相关基础研究，该项目已于去年成功列入国家863计划项目。
自立项开始北京理工大学与合作单位经过近两年多的努力，成功地开发出了三轮氢燃料内燃机样机，并且申报了国家发明专利若干项，发表学术论文10余篇，正在逐步形成系统的氢燃料内燃机自主知识产权体系。在2007年6月18日重庆市建市十周年庆典活动上，该项目所研发的氢内燃机实现成功点火，标志着我国氢燃料内燃机技术的研发步入了一个新的阶段。在2007年第九届中国国际高新技术成果交易会上，本项目所开发出的氢燃料内燃机受到各界的高度关注，并获得优秀新产品奖。
氢能源内燃机技术在国际上正处于起步阶段，还没有形成垄断的格局。与燃料电池相比，氢燃料内燃机的门槛较低，传统内燃机的许多技术都可以借用，我们完全有能力利用自己的力量研发出具有国际一流水平的氢燃料内燃机及其设计理论、设计方法，并抢先在国内和国际上申报专利，形成自主知识产权，从而摆脱核心技术受制于人的被动局面。
延伸阅读
氢燃料动力的开发和应用，将有效缓解我国能源紧张的局面，可以使我国在新世纪能源的竞争中处于领先地位。以氢燃料内燃机逐步替代燃用石油产品的内燃机，对于逐步摆脱对石油资源的依赖和降低有害气体以及温室气体排放具有十分重要的战略意义，是维护国家能源安全、保障社会持续发展的迫切需要。
氢作为燃料的优点十分明显，以氢代替石油制品作为交通能源，实现氢能汽车、氢能火车、氢能飞机以及氢能发电，所以氢气的生产规模必将大大地扩展，并由此形成立足于氢动力的氢能源模式和氢经济体系。
氢的来源是氢动力面临的普遍问题，我国已经在氢能的规模制造、储运方面进行了大量的基础性和应用性研究，取得了一系列的研究成果。与氢燃料电池相比较，氢燃料内燃机的另一个重要的优势就是可以应用纯度不是很高的工业废氢等。
水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。随着太阳能电池转换能量效率的提高、成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到蓄能的目的。以煤、石油及天然气等石化燃料为原料制取氢气是当今制取氢气最主要的方法。但这种方法没有摆脱人类对石化燃料的依赖，不能从根本上解决即将出现的能源危机。
|
对 发动机 有何见解？请到 发动机论坛 畅所欲言吧！
|
