氫氣發動機真的不可行嗎？

感謝邀請，我來分享一下氫燃料是內燃機技術

氫燃料的內燃機概念是非常有吸引力的，因為氫氣H2燃燒的產物是H2O水，沒有有害排放物，也完全不排放CO2，看起來簡直是完美的內燃機燃料。到為啥氫燃料內燃機一直沒有進入市場呢？我們來看一看原因是啥。

首先，氫燃料內燃機不是什麼新科技，寶馬和馬自達都曾經花費很大精力研究過氫燃料內燃機。我們先來看看兩家的研究成果：

1.寶馬的氫燃料內燃機研究項目

寶馬從上世紀90年代開始了氫內燃機的研究，寶馬在傳統汽油發動機的基礎上進行了改造了一款氫燃料發動機用來驗證氫燃料內燃機的可行性（圖1），項目的車型是著名的寶馬7系，寶馬改造後稱為Hydrogen 7轎車（圖2），也就是氫燃料內燃機的寶馬7系。

寶馬專門開發了氫氣氣體噴射系統來代替原來的汽油直噴系統，開發了火花塞，氣門等一系列技術來實現內燃機的工作。大約在2010年左右，寶馬逐漸停止了氫內燃機的技術路線轉而開發氫燃料電池技術了。

2. 馬自達的氫燃料轉子發動機研究項目

馬自達對氫內燃機的主要研究方向還是集中在馬自達擅長的轉子發動機上。馬自達也是從上世紀90年代開始開發了它的第一輛氫轉子發動機概念車Mazda HR-X（圖3）。後來馬自達又在2004年發布了稱為RENESIS氫轉子發動機（圖4圖5）。馬自達RENESIS氫動力轉子發動機是專門為氫燃料設計的轉子發動機，採用了雙氫噴射器，電動增壓器，EGR廢氣再循環系統的你一系列新技術。

馬自達甚至還將氫轉子發動機技術引入混合動力系統，發布了馬自達的Hydrogen RE Hybrid系統。還考慮過將這一氫轉子發動機作為增程式混合動力的增程式使用。可以說馬自達在氫燃料轉子發動機方面可以說是煞費苦心。不過最終馬自達沒有堅持到最後，大約在2012年後馬自達逐步停止了氫燃料轉子發動機的研發。

3.氫燃料內燃機的問題

寶馬和馬自達最終都擱置了氫內燃機的開發，其中寶馬已經轉向了氫燃料電池的開發，2015年寶馬發布了i8氫燃料電池概念車（圖8）。其原因主要是在研發過程中他們發現了氫內燃機存在一些暫時無法克服的問題：

（1）氫內燃機燃燒氫氣也會有有害氣體排放

一般人認為氫氣在內燃機中燃燒的產物只有水蒸氣，是絕對環保的。實際情況是，氫內燃機在燃燒氫氣時，會產生NOX氮氧化合物排放。

NOX氮氧化合物排放產生主要的機理如下：空氣中是含有N2氮氣和O2的，這兩種氣體常溫下是不會發生化學反應的，但是在燃燒室高溫高壓的環境下就會產生化學反應，形成有害的NOX氮氧化合物。

普通汽油機可以通過三元催化器用同時產生的另外兩種排放物HC和CO來作為還原劑將NOX還原成無害的N2氮氣和O2氧氣（圖6）。而氫內燃機就由於不排放HC和CO無法採用三元催化器方案。

而氫燃料電池技術，由於反應溫度較低，因此不會產生NOx排放，排放物只有水。在排放上比氫燃料內燃機更有優勢。

（2） 和氫燃料電池相比效率上處於劣勢

由於內燃機熱機，化學能要先轉化成熱能在轉化成機械能，排氣系統和冷卻系統會帶走熱量（圖7）。當前技術發動機最高熱效率也只有40%左右(在很多工況下是低於30%的)，寶馬氫燃料內燃機的研究結果最終的熱效率也只達到了42%。

而氫燃料電池是直接講化學能轉化為電能，再將電能轉換為機械能驅動車輛。運行溫度比較低，沒有發動機較大的熱損失，因此效率高的多，目前能夠達到60%。從效率上完勝氫燃料內燃機。（圖9）

總結一下，目前的技術條件下，和氫燃料電池技術相比，氫燃料內燃機在排放和效率上都完全沒有優勢，技術上是不可行的。

以上信息供大家參考，歡迎討論。對發動機感興趣的朋友可以關注我，每周會發布發動機技術的專業解讀，謝謝支持！

氫氣內燃機其實也不是不行，只是方法問題。氫氣內燃機主要是NOx污染問題，這個在柴油車上已經有近乎完美的解決方案，就是用尿素水溶液吸收。至於水蒸氣腐蝕，沒有的事啦，因為工作燃氣溫度高，水只能變成水蒸氣，壓根無法腐蝕發動機。至於轉換效率的問題倒是比較麻煩，但氫氣內燃機造價低廉，只要在技術上有所突破，自然就不用擔心這個問題了。比如說目前的內燃機發展其實已經到了頂端，打破天花板的唯一出路就是外燃機，就是燃燒過程放在氣缸外進行，燃燒過程得以最大限度的提升效率和延長時間。氣缸內只有輸出功率和排氣兩衝程，發動機體積更小，輸出功率和轉換效率更高。比起昂貴的燃料電池，這種外燃機在成本上有更大的優勢。而且氫氣密度低，不好儲存。而外燃機除了燒氫氣，還可以少甲烷，排放很少，但燃料成本更低，而且技術要求低，現在就已經可以完全上路，不需要等待儲氫科技的進步。

意義何在？

我們需要的是氫氣里的化學能，而且是通過電能轉化的方式完成化學能製備……

那為什麼不直接用電能？

想發展氫氣動力的內燃機除了你說的還需要解決兩大問題：

1.氫氣儲備，氣態儲備安全，容量小，續航不到一百公里，沒意義；液態儲備容量大，危險，一旦氣瓶泄露就是一條持續幾分鐘的火龍，誰都扛不住；

2.催化劑，現在比較靠譜的氫氣製備方式是通過電能，但是多一重轉化浪費能量，最好的方式是較高的溫度通過催化劑就能分解，可以利用各種廢熱來製備氫氣和氧氣，但是這種催化劑現在沒有，以後也不知道能不能發明或者發現。

能量轉化是有損耗的，從發電廠到燃燒氫的汽車要經過多少次能量的轉化？如果是火電廠的話：化學能轉化為內能，內能轉化為動能，動能轉化為電能，電能轉化為化學能，化學能轉化為內能最後內能轉化為動能。這其中要浪費多少能量？內燃機的能量轉化效率很低，只有40%左右，大部分能量都以熱量的形式通過尾氣排放掉了，相比之下電動機有高達90%以上的能量轉化效率。而且開過電動車的朋友都發現電動車起步勁更大，推背感更強，因為不同轉速下電動機的扭矩基本沒有變化，而內燃機在不同轉速下輸出扭矩有很大區別，低速和高速下扭矩都偏小。所以只要電池技術能得到突破內燃機必將成為歷史，何必再去糾結給內燃機換什麼燃料呢？

氫只能來源於水，而水制氫又僅限於海邊的核電項目，而且是海水淡化+核電，製得的氫用於冶煉項目，提高金屬純度品質，而不是用於氫燃料電池！！！東方電氣搞的是電池，兩者毫不相干，其它公司更是完全不具備產業價值，只有產業一體化企業才具有價值，上海電氣是唯一從海水淡化、核電、氫燃料電機、汽車發動機等一體化產業巨頭

氫氣不含有碳，燃燒後不產生CO2。氫氣可以通過太陽能、風能等可再生能源獲得，被認為是理想的能源或能源載體。氫氣作為內燃機燃料時，極易實現稀薄燃燒，排放污染物少，熱效率高。

不是不可行，是目前的成本太高！

論效能，論環保，都是優於目前的新能源汽車的，但氫氣生產的能耗較高，儲存要求也高，所以配套不多！制約發展

氫燃料車目前技術要求高，所以車輛成本高，商業使用並不合適，等技術成本降低後才能普及

發展氫動，現階段在技術、成本上的確毫無優勢，但他是國家未來能源安全需要。充電電動車，不管電池技術多先進，僅是充電設備這一項，就制約了其不具有大規模普及性。氫的來源則不只有電解氫，煤制氫和天然氣制氫才是成本最低的大規模工廠化制氫，將來的生物物質制氫也會成為一大來源

按技術研究可以，普及不現實，氫氣的危險性太大了