近幾年，在國內(nèi)利好政策的助力下，新能源卡車勢頭非常強(qiáng)勁，其中氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展更是在行業(yè)內(nèi)掀起了新一輪熱潮。不過談起氫能源卡車，相信大多數(shù)卡友想到的還是氫燃料電池技術(shù)，而另一種最近關(guān)注度極高的氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)路線，已悄然成為了各大車企未來主要發(fā)展方向之一。
那么氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)這兩種技術(shù)路線有何區(qū)別？各自優(yōu)勢又在哪？為何近期氫內(nèi)燃機(jī)會受到各大車企的青睞？
01政策推動 氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)入加速階段
首先來說說為何要大力發(fā)展氫能，從政策層面來看，在碳達(dá)峰及碳中和目標(biāo)大背景下，同時也作為我國“十四五”規(guī)劃的重要內(nèi)容，氫能產(chǎn)業(yè)可以說進(jìn)入了快車道。
根據(jù)國家發(fā)展改革委近日發(fā)布的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃來看，明確“十四五”時期燃料電池車輛保有量將達(dá)到約5萬輛，到2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)體系，到2035年，氫能在終端能源消費(fèi)中的比例明顯提升。據(jù)悉，目前已有10多個省、50多個城市陸續(xù)發(fā)布了氫能產(chǎn)業(yè)專項規(guī)劃。長三角、珠三角、環(huán)渤海等地區(qū)已初步形成氫能產(chǎn)業(yè)集群。
從商用車運(yùn)營層面來看，目前我國新能源車型的主流技術(shù)路線還是以純電動為主，在輕微卡車型、城市配送領(lǐng)域應(yīng)用較為成熟。雖然純電動線路在中重卡以及牽引車上也有大規(guī)模應(yīng)用，但受限于鋰電池的續(xù)航里程、充電時間以及重量等原因，很難滿足中長距離的物流所需，因此這類純電動產(chǎn)品主要還是在工程自卸、煤炭以及港口、倒短等特定工況場景下運(yùn)營。
現(xiàn)階段來看，純電技術(shù)線路在長途運(yùn)輸上仍然存在較多瓶頸，技術(shù)方面也很難實(shí)現(xiàn)“跨越”式突破，而氫能的出現(xiàn)正好解決了這一難題。相比之下，氫氣卡車的續(xù)航里程可與柴油、天然氣相媲美，并且在氫氣加注時間上也控制在10分鐘左右，并且?guī)缀鯖]有碳排放。
02都是用氫燃料 兩者有何區(qū)別？
氫燃料電池和氫內(nèi)燃機(jī)都是使用氫能作為燃料，那么這兩者的區(qū)別到底在哪里？
從構(gòu)造上講，氫燃料電池車型底盤結(jié)構(gòu)和常見的電動卡車比較接近，同樣配置有電機(jī)、電控以及電池三電系統(tǒng)等部件，不過在這基礎(chǔ)上，氫燃料電池卡車還增加了燃料電池和儲氫罐等部件。
目前，氫燃料電池卡車現(xiàn)主要采用質(zhì)子交換膜燃料電池技術(shù)，其中燃料電池相當(dāng)于是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，依靠氫燃料電池電堆中的氫氣與氧氣產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電能驅(qū)動。簡單來講，氫能源卡車就是通過氫氣和氧氣在燃料電池中產(chǎn)生電力來給電動機(jī)供電，從而推動卡車在路上行駛，有著比較高的能量轉(zhuǎn)換效率。
可以簡單地將氫燃料電池可以理解為“化學(xué)能發(fā)電機(jī)”。氫燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它能夠?qū)淙剂贤ㄟ^化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能，類似于電化學(xué)發(fā)電裝置，因此被稱為燃料電池。
其發(fā)出來的電能經(jīng)控制器、逆變器等多組電器部件后，可直接驅(qū)動電機(jī)，為車輛提供行駛的動能。由于分解后的氫氣需要經(jīng)過質(zhì)子交換膜來不斷地產(chǎn)生電能，氫離子和電子到達(dá)陰極板之后并不會憑空消失，而是與氧原子重新結(jié)合為水，其化學(xué)式為H20，也就說，幾乎是零排放，零污染。
雖然氫燃料電池是目前主流的氫能技術(shù)路線之一，但其制造成本高昂，需要整體更新驅(qū)動系統(tǒng)。就拿氫燃料牽引車來說，動輒100-200萬的價格對于普通用戶而言，基本上是可望而不可求。因此，現(xiàn)階段氫燃料重卡只適用于部分特定場景，短時間內(nèi)很難在商用車上實(shí)現(xiàn)全面普及。
其實(shí)氫能并非燃料電池的專屬，在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域早已開始將氫能作為燃料進(jìn)行研發(fā)及應(yīng)用。目前國內(nèi)的一汽解放、濰柴、玉柴等企業(yè)已經(jīng)上線了各自的氫內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品，在滿足幾乎零碳排放標(biāo)準(zhǔn)的同時，還能實(shí)現(xiàn)更低的能耗，這種技術(shù)線路也是目前商用車向氫能化發(fā)展的主要方向之一。
氫內(nèi)燃機(jī)車型底盤布局與傳統(tǒng)燃油車更為接近，只不過是對發(fā)動機(jī)與燃料噴射系統(tǒng)等部件進(jìn)行了重新改造和匹配，把燃油變?yōu)榱藲錃狻?/div>
由于氫內(nèi)燃機(jī)的主體結(jié)構(gòu)與柴油機(jī)相差不大，因此兩者之間的零部件通用性極高。就以康明斯近期推出的燃料不限定（fuel-agnostic）平臺為例，氫內(nèi)燃機(jī)與柴油機(jī)之間有高達(dá)80%的部件可以通用，更換發(fā)動機(jī)氣缸蓋以及燃料噴射系統(tǒng)以及發(fā)動機(jī)電腦板等部件，即可由柴油轉(zhuǎn)氫氣。
因此，氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)線路不太會影響到企業(yè)的生產(chǎn)鏈條，可以有效降低制造成本。并且氫內(nèi)燃機(jī)的技術(shù)與柴油機(jī)也比較接近，主流廠商都有足夠的技術(shù)積累的研發(fā)條件，能夠相對較快地進(jìn)行普及和推廣。而對于用戶和車隊來說，用更加經(jīng)濟(jì)的價格就能買到氫燃料卡車，可以在相對較短地運(yùn)營里程內(nèi)快速收回成本。
03氫內(nèi)燃機(jī)和氫發(fā)動機(jī) 各自優(yōu)勢在哪？
很明顯，氫內(nèi)燃機(jī)采用的是傳統(tǒng)燃燒反應(yīng)，而氫燃料電池采用的則是電化學(xué)反應(yīng)，兩者有著本質(zhì)上的區(qū)別。氫內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)勢在于與市場上保有量較大的柴油車有著較高的零部件通用性，可以在原有的內(nèi)燃機(jī)工業(yè)體系上進(jìn)行開發(fā)，其技術(shù)難度和成本都要比氫燃料電池更有優(yōu)勢，同時還繼承了柴油發(fā)動機(jī)可靠耐用的出色表現(xiàn)，有著良好的燃料適應(yīng)能力。
并且在后期維修保養(yǎng)方面，也有更加成熟的服務(wù)技術(shù)體系來保障用戶正常運(yùn)營，同時還具備滿足更高排放法規(guī)的潛力，有利于相關(guān)政策環(huán)保要求。在新能源趨勢下，傳統(tǒng)車企、發(fā)動機(jī)企業(yè)想要實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)型，除了在純電動方面大做文章之外，氫內(nèi)燃機(jī)無疑成為了當(dāng)下最佳選擇。
而氫燃料電池技術(shù)線路由于需要更新整套驅(qū)動系統(tǒng)，并且在燃料電池堆中需要貴金屬催化劑，因此整車無論是技術(shù)門檻還是制造成本，都要比氫內(nèi)燃機(jī)更難、更貴。不過氫燃料電池的整體能量利用率比氫內(nèi)燃機(jī)更加高效，如果用戶是長途干線運(yùn)輸場景的話，且具備足夠高的出勤率，那么長期運(yùn)營成本仍然會比氫內(nèi)燃機(jī)更低。
那么這兩種技術(shù)路線到底該怎么選？誰才是未來主流趨勢呢？相關(guān)人員表示，氫內(nèi)燃機(jī)和氫燃料電池目前都有各自對應(yīng)的運(yùn)用場景和目標(biāo)市場，以康明斯為例，他們在這兩個方向都做了大量的研發(fā)投入，認(rèn)為這兩條技術(shù)線路能夠形成互補(bǔ)。無論是制氫、儲氫、運(yùn)氫以及配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)再到最后用氫，實(shí)際兩者上所需要的支持都比較接近，因此康明斯兩手都在抓。
目前來看，無論是氫燃料電池還是氫內(nèi)燃機(jī)技術(shù)路線，想要實(shí)現(xiàn)全面普及和商業(yè)化推廣，現(xiàn)階段面臨最大的難題還是在制氫、儲氫、運(yùn)氫以及建設(shè)加氫站等配套基礎(chǔ)設(shè)施上，一個是安全問題，另一個則是高昂的建造費(fèi)用。只有建設(shè)好完善的基礎(chǔ)設(shè)施，才有可能降低氫能產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)里的費(fèi)用成本，從而讓氫能商用車實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步跨越。
