在“双碳”目标的指引下，我国内燃机产业加速向低碳化、零碳化转型。如今，寻找可快速规模化应用的清洁能源，已成为全行业的迫切需求和共同期盼。在能源动力领域，纯电、混动、氢能等燃料形式在成本、储能、运输等方面仍有局限，无法完全满足各类运输工况的应用需求。
作为零碳燃料，氨不仅是一种无污染且相对安全的能源，而且当与氢能融合时，可以获得更强的动力性能，同时解决了氢能安全存储和运输的难题。目前，氢氨结合已成为动力多元化发展的热点之一。
氢氨融合技术路线渐受追捧
近年来，氢氨融合技术路径渐受追捧，在氨制氢、氢氨内燃机以及燃料电池领域实现了技术突破，国内氢氨融合产业项目布局也逐渐加快。
2022年6月30日，玉柴氢氨发动机YCK16H在广西玉林成功点火。该款发动机采用自主开发的智能控制系统和高效空气管理系统，可实现当量比燃烧和稀薄燃烧两种模式，广泛应用于重型商用车和分布式能源等场景；今年1月，由福大紫金公司和金龙客车共同打造的全国首辆氢氨燃料电池客车发布，通过耦合低温氨制氢与氢燃料电池技术，实现氢氨能源在客车上的即产即用；4月，在东风汽车品牌春季发布会暨第七届科技创新周上，东风商用车展出了全新研发的氢氨发动机。该产品以氢发动机为基础，集成进气道氨气喷射系统，氢单燃料发动机可实现氢氨融合燃烧，大大拓展了零碳燃料动力的应用范围。
不仅如此，在能源端，氢氨融合产业项目如雨后春笋般涌现，以国华综合能源、广东能源集团、水木明拓氢能、北京京能、宝丰能源、国家能源集团等为代表的企业已经投入到氢氨一体化发展中。
“从上述氢氨融合项目的发展进程来看，无论是在制取、储运，还是在终端应用方面都具备可行性。”内燃机行业专家魏安力表示，氢氨融合是具有前瞻性的技术发展方向，是解决氢能发展重大瓶颈的有效途径，同时也是实现内燃机零碳化的重要技术路线。
“在交通运输领域，氢氨融合有望成为中重型商用车理想的绿色燃料之一。”清华大学教授帅石金告诉记者，氨气只由氮氢两种元素组成，燃烧时不会产生二氧化碳，能够有效解决碳排放问题。同时，采用氢氨融合的技术路线，有助于解决单一氢能在运输、存储、车载、安全、成本等方面的痛点。
在天津大学教授姚春德看来，氢氨融合技术路线具有广阔的发展前景，也是商用车行业应对气候变化的一个可行路径，对我国实现“双碳”目标具有重要意义。
中国工程院院士、清华大学教授李骏认为，氢氨融合可能会是氢能汽车进一步普及应用的更优解决方案。同济大学教授、燃料喷射与燃烧所所长李理光指出，虽然目前氢氨融合技术还不够成熟，但作为一种新的零碳技术路线，颇具现实意义。
技术难点亟待突破
尽管氢氨融合技术路线的热度颇高，但由于我国在该领域起步较晚，在氢氨发动机技术、氨燃料加注设施等方面储备不足，同时也缺少较为完善的政策指导，想要真正实现氢氨融合还有诸多难题需要破解。
“氨想要成为车用燃料，依然存在现实性难题。”姚春德告诉记者：“首先，由于氨脱氢需要较高能量，导致‘氢-氨-氢-电’转换效率不高，限制了氨能在某些场景下的普及应用，比如长距离的公路运输，目前迫切需要突破氨分解技术。其次，氨作为车用燃料，还面临稳定燃烧和NO<sub>x</sub>排放控制的技术挑战。此外，氨气具有毒性和腐蚀性，在生产、储运和使用环节需要有效解决泄漏和腐蚀问题。”
“氨的燃烧特性、喷雾特性、排放特性与氢、柴油等有显著差异，所以氢氨内燃机需要进行重新研发设计。另外，点火能量高和燃烧速率低是氢氨内燃机需要解决的关键问题。”魏安力表示，从实际应用和落地的角度来看，氢氨融合技术想要大规模推广应用，还有很长的路要走。由于该技术路线在某些运输场景下仍有局限性，因此还需混动系统的支持。目前来看，将氢氨内燃机与电驱动系统集成，形成氢氨融合的增程式混合动力系统，或是未来发展的重要方向。
此外，目前氨能利用的一个重要问题在于，如何实现更低成本的绿氨获取，这也是氢氨内燃机能否实现商业化推广的关键所在。有业内专家指出，目前绿氨技术尚未商业化，其下游应用市场仍处于探索阶段，从可再生资源中生产绿氨依然道阻且长。
企业加强多元化布局
尽管氢氨内燃机尚处于摸索阶段，并且在应用层面存在诸多掣肘，但从企业对新燃料技术的迫切追求可以看出，清洁能源的利用和多元化发展将是大势所趋。
“从目前的发展进程来看，内燃机向零碳化转型是必然趋势。目前，全球内燃机企业均将目光投向纯电、甲醇、氢能等领域，开始走动力多元化发展路线。另外，从国家能源安全角度来看，单一燃料会存在很大风险。因此，未来的能源形式应该百花齐放。”魏安力说道。
“在‘双碳’目标指引下，寻找绿色动力解决方案已成为当务之急。未来，动力多元化和燃料多元化一定是内燃机行业发展的重要方向。”上海交通大学汽车工程研究院院长许敏直言。
记者了解到，目前不少商用车和零部件企业开始沿着能源和动力多元化方向大步前进。在国外，沃尔沃、奔驰、斯堪尼亚、采埃孚、博世等国际商用车和零部件巨头正在不断加大新能源产品的战略布局，国内商用车企业如一汽解放、东风商用车、中国重汽、陕汽、福田汽车、比亚迪、潍柴、法士特等也推出了一系列不同技术路线的电动化和清洁能源产品。
能源转型为内燃机产业的创新发展注入了新动能，在新与旧的冲击碰撞下，也为内燃机产业的发展带来新概念和新模式，进一步助推我国内燃机行业转型升级。可以预见，未来一场场技术风暴还将在行业内不断上演。
“随着时代的进步，内燃机技术呈现迅猛发展的态势。电子技术、信息技术在内燃机上的应用，以及多元化技术路线的推进普及，使其依然处在新技术快速迭代的浪潮之中。就目前行业发展情况来看，内燃机仍然拥有很强的生命力。”内燃机行业专家邢敏表示。
对于内燃机企业而言，潜心研发、顺应发展趋势是其持续保持生命力的重要路径。“如今，中国内燃机行业已经到了注重原始创新的新阶段，在排放标准不断升级的背景下，本土企业更应主动寻求合作，拥抱新能源，做好技术储备，突破技术壁垒，为产业发展提供助力。”姚春德最后说道。
京公网安备11010202008536号
