什么阻止了氢气成为汽车内燃机燃料?

聊新能源汽车,大家总绕不开纯电和混动,偶尔提一嘴氢燃料电池车,却很少有人问:氢气明明能烧,为啥没成为汽车内燃机的 “新燃料”?其实这些年车企没少试 —— 宝马早在 2006 年就搞过氢动力版 7 系,丰田也测试过氢内燃机赛车,但到现在别说量产车,连规模化试点都少见。今天就从技术、成本、配套三个维度,聊聊拦住氢内燃机的 “三座大山”。

什么阻止了氢气成为汽车内燃机燃料?-有驾

先看最基础的:氢气从哪来?想让氢内燃机 “环保”,得用 “绿氢”—— 靠风电、光伏等清洁能源电解水制氢。但问题是,目前全球绿氢占比还不到 1%,大部分是 “灰氢”(靠化石燃料制氢,过程排放二氧化碳)和 “蓝氢”(加了碳捕捉技术,成本更高)。更关键的是成本:现在绿氢的价格大概是 30-40 元 / 公斤,而 1 公斤氢的续航里程和 1 升汽油差不多(氢内燃机热效率低,实际可能还不如),算下来比加 95 号汽油还贵,普通车主根本接受不了。

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再看储存和运输,这是氢内燃机的 “死穴”。氢气是密度最小的气体,常压下 1 立方米只有 0.0899 公斤,想装上车必须压缩或液化。现在主流的是 35MPa 高压储氢罐(像个 “高压气筒”),一辆车要装 3-4 个才能跑 300 公里,不仅占空间(后备箱缩水一半),还重 —— 储氢罐加管路的重量,比同续航的电池组轻不了多少。要是选液化储氢(-253℃低温),更麻烦:得装特制的保温罐,还会有 “ boil-off 损失”(就算不开车,每天也会有 5%-10% 的氢蒸发掉),运输时还得用低温槽车,成本是汽油罐车的 3 倍以上。

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更核心的问题在发动机本身:氢气烧起来 “太暴躁”。氢气的火焰传播速度是汽油的 2-3 倍,点火后火焰瞬间扩散,容易引发 “早燃”(还没到点火时刻就提前燃烧)和 “爆震”(燃烧压力突然飙升,像敲缸一样),轻则发动机功率下降,重则直接拉缸报废。为了抑制爆震,工程师只能降低发动机压缩比(比如从汽油车的 12:1 降到 8:1),结果就是热效率暴跌 —— 氢内燃机热效率最多 35%,比同级别汽油车(38%-40%)还低,甚至不如混动车型的 45% 以上。而且氢气燃烧时还会产生氮氧化物(NOx),想达标得装更复杂的后处理系统,又增加了成本和重量。

最后是配套设施,这是 “先有鸡还是先有蛋” 的死循环。想让车主买氢内燃机汽车,得有地方加氢吧?但截至 2024 年底,全国加氢站才不到 400 座,而加油站有 12 万多座,大部分加氢站还集中在广东、上海等试点城市,偏远地区想加氢比找充电桩还难。更尴尬的是,建一座加氢站成本高达 2000-3000 万元(是充电站的 10 倍以上),而且每天得有足够多的车来加氢才能盈利 —— 现在氢燃料车(包括燃料电池车)保有量才几千辆,商家根本没动力建加氢站,没有加氢站,车主又不敢买,陷入恶性循环。

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当然,也不是说氢内燃机完全没机会。比如在赛车领域,丰田用氢内燃机赛车参加耐力赛,证明了它的可靠性;在商用车领域,重卡、大巴车对续航和补能速度要求高,或许能接受氢内燃机的成本。但对普通家用车来说,在电池技术不断进步(充电更快、续航更长)、充电桩越来越多的今天,氢内燃机既没成本优势,也没便利性优势,短期内很难成为主流。

最后想问大家:如果未来加氢站和加油站一样多,氢价也和汽油差不多,你会选氢内燃机汽车,还是纯电车?评论区聊聊你的看法~

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