目前網(wǎng)絡(luò)上輿論上分為三派：內(nèi)燃機派、純電車派、氫能派。
內(nèi)燃機派認(rèn)為，碳中和只是一個發(fā)達國家對于發(fā)展中國家的另一次財富洗劫的借口，通過自身輿論不斷宣揚什么石油即將耗盡、夸大溫室氣體導(dǎo)致全球變暖等問題，但實際上呢？“石油只能用50年”在十年前被提出后，至今仍不斷有新的油田、新的油層被發(fā)現(xiàn)，難道這不是打臉嗎？西方發(fā)達國家媒體的臉早已被中東南美產(chǎn)油國們打到腫了。但凡有點兒理性的中國人也應(yīng)該看懂這種政治把戲，真要繳納碳稅，痛苦的是所有人。
純電派所持的觀點觀念看得出是最被商業(yè)輿論洗腦的一群人，而且大部分都是受過西方洗腦教育、盲目崇拜的那群人最為熱衷，而且，更要命的是，絕大部分純電派的支持者都不清楚電池車的發(fā)展歷史，總以為電動車的發(fā)跡元年是2014年特斯拉Model S上市開始的。
圖：殊不知，特斯拉也只是其中的一小部分而已。
將“氫能”視為未來“新能源”的主要組成部分是氫能派，應(yīng)該算是眼光較為長遠、且相信科技發(fā)展力的一群人，雖然在三派中人數(shù)最少，畢竟對于氫能的應(yīng)用，如果要進入商業(yè)化應(yīng)用，其科技水平遠超純電車、甚至與內(nèi)燃機的復(fù)雜程度不相上下。
氫能在交通工具上的應(yīng)用有兩條科技樹：分別是氫燃料電池和氫內(nèi)燃機，關(guān)于氫燃料電池目前已較為成熟，并投入到了準(zhǔn)商業(yè)級應(yīng)用，例如歐洲開始小范圍投放的氫燃料電池出租車、以及我國舉辦冬奧會時投入使用的官方接送車、還有日本國內(nèi)開始大范圍引入使用的氫燃料電池公交車等等。關(guān)于氫燃料電池，咱們在之前的文章里已經(jīng)介紹過，本篇來說說氫內(nèi)燃機吧。
圖：來自豐田的Miria就是使用氫燃料電池的代表作之一。
氫內(nèi)燃機汽車（Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle）簡稱HICEV，其原理可以簡單理解為氫成為了汽油燃料的替代品，因為燃料中沒有碳的成分，所以氫氧結(jié)合后產(chǎn)生的就是水、而沒有一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物等有害物質(zhì)，不會產(chǎn)生溫室氣體。但因為大氣中占絕大部分的氮氣，高溫燃燒下會產(chǎn)生氮氧化合物，所以氫內(nèi)燃機依然不能像氫燃料電池那樣被視為“零排放”動力系統(tǒng)。雖然不能劃歸零排放汽車范疇，但沒有了溫室氣體已經(jīng)能被視為“碳中和”，并不在所謂的限制范圍內(nèi)被討論。而對于很多擁有強大內(nèi)燃機開發(fā)能力的車企而言，氫內(nèi)燃機擁有投入成本低、技術(shù)改造難度小等天然優(yōu)勢，關(guān)鍵且核心的問題只需要解決氫原子對金屬的“腐蝕”和安全存儲氫氣、防止泄漏這兩個主要問題即可。但以今天的材料科技水平而言，這些問題已經(jīng)不是問題，問題只在于如何降低成本而已。
氫內(nèi)燃機技術(shù)出現(xiàn)的時間比蒸汽機汽車稍晚，但比電動車和石化燃料內(nèi)燃機都要早，其歷史可以追溯到1804年，由法國工程師Fran?ois Isaac de Rivaz（弗朗索瓦·艾薩克·德·里瓦茲）完成了設(shè)計，該發(fā)動機被命名為de Rivaz發(fā)動機，這臺發(fā)動機是世界上第一臺內(nèi)燃機，它所使用的燃料就是氫氣，并通過火花點燃，該工作原理成為日后內(nèi)燃機的標(biāo)準(zhǔn)格式。這臺發(fā)動機在1807年被安裝到一臺實驗車輛（馬車）上進行測試，雖然行駛的距離不長，但也足以讓其成為人類第一臺內(nèi)燃機汽車，筆者還是要重復(fù)說多句：國內(nèi)不少自媒體動不動就好像發(fā)現(xiàn)新大陸那樣把“奔馳一號”拿出來吹捧，更傻的那種是吹大眾、吹甲殼蟲的就不提了，但“汽車”從誕生開始，絕大部分的所謂“發(fā)明創(chuàng)造”都不是德國人的，在那個年代，法國人和英國人對汽車工業(yè)的貢獻比德國人多得多。國內(nèi)那些德粉、公知們醒醒吧，越了解汽車發(fā)展史、越不會無腦吹，這就是為什么連Daimler-Benz自己都不愿意拿他們家的兩輪、三輪也好、四輪也罷那些藏品車出來顯擺呢？他們太清楚“汽車”這東西的來龍去脈了。
圖：這位便是內(nèi)燃機汽車的祖師爺：瑞士裔法國工程師Fran?ois Isaac de Rivaz（弗朗索瓦·艾薩克·德·里瓦茲），而人類的第一臺內(nèi)燃機汽車所使用的燃料不是汽油，而是氫氣！后來的1824年，另外一位法國物理學(xué)家Nicolas Léonard Sadi Carnot（尼古拉斯·倫納德·薩迪·卡諾）在這套內(nèi)燃機理論上建立熱力學(xué)理論。而人類將汽油這種燃料使用在內(nèi)燃機上，則是1870年發(fā)明化油器之后才得以實現(xiàn)。
圖：這臺便是De Rivaz氫燃料內(nèi)燃機車，A是氣缸、B是點火、C是活塞、D是氫燃料儲氣囊、E是棘輪、F是是進排氣閥、G是手柄。
圖：化油器出現(xiàn)前，幾乎所有的內(nèi)燃機汽車都使用燃氣作為燃料，Hippomobile便是其中之一，它誕生于1862年，由法國發(fā)明家étienne Lenoir（艾蒂安·勒努瓦）設(shè)計和制造，它使用氫氣作為燃料，是第一輛投入到商業(yè)化銷售的氫內(nèi)燃機汽車，這臺發(fā)動機一共制造了400臺，不到半數(shù)應(yīng)用在汽車上，時速6 kph，可行駛18公里。
隨著石化燃料的大規(guī)模應(yīng)用，安全性相對較高的汽油內(nèi)燃機很快打敗了蒸汽車、電動車和氫內(nèi)燃機汽車成為主流，也讓這幾棵科技樹停止了研發(fā)，進入1970年代，石化能源的高依賴性導(dǎo)致了不少研究機構(gòu)和車企重新關(guān)注那些非石化內(nèi)燃機替代方案，當(dāng)中便有電動車、燃料電池、氫內(nèi)燃機等方向，例如日本的東京城市大學(xué)便一直在開發(fā)氫內(nèi)燃機，目前已廣泛應(yīng)用在氫燃料巴士和卡車上，馬自達則在其轉(zhuǎn)子引擎的基礎(chǔ)上，開發(fā)了氫燃料轉(zhuǎn)子引擎，而寶馬則在2005年推出了以V12引擎為基礎(chǔ)的氫燃料汽車，即Hydrogen 7（E68）。該車可以使用氫氣或者汽油作為燃料，并投入到實際量產(chǎn)，這可以算是現(xiàn)代車企中首個將氫氣作為燃料的實際應(yīng)用車型。但因為氫氣的能量密度比汽油低（34.6MJ/L和10.1MJ/L之別），所以它的氫氣消耗速度也更快，例如相同的100公里，使用汽油要13.9升，如果使用氫氣則要50L，而該車的氫氣罐能存放8公斤液態(tài)氫，續(xù)航里程有200公里出頭，另外還有一個74L的汽油箱，提供500公里續(xù)航。而且受到當(dāng)時技術(shù)條件的制約，加入的液態(tài)氫氣必須冷卻到﹣252.882°C相同的壓力環(huán)境下，如果不使用，氫氣因為升溫而蒸發(fā)，導(dǎo)致罐內(nèi)壓力增壓，超過87個psi后，罐內(nèi)就要進行泄壓以策安全，10~12天后，罐內(nèi)氫氣就會完全消失。雖然依然有很多的不足，但也可以預(yù)見到，以現(xiàn)代科技水平下，將汽油內(nèi)燃機經(jīng)過修改后，以氫作為燃料并沒有太高的科技難度。這款 Hydrogen 7一共生產(chǎn)了100輛，主要以租賃方式提供商業(yè)服務(wù)。2013年之后，寶馬獲得了來自豐田的技術(shù)合作支持，繼續(xù)進一步在氫能源的道路上發(fā)展，當(dāng)中就包括了氫燃料電池技術(shù)和氫內(nèi)燃機技術(shù)。
圖：Hydrogen 7車體后方的氫燃料罐，液態(tài)氫的儲存方法是低溫和加壓，但如果升溫蒸發(fā)的話，只能打開泄壓閥，長時間不用車的話，氫氣就會流失掉。
圖：這臺便是12個氣缸的氫內(nèi)燃機，兼容汽油燃料。之所以用到V12引擎，很大一個原因是燃燒氫所發(fā)出來的能量不及汽油，只能通過更大的排氣量增加功率輸出密度，讓車輛順利跑起來。
圖：寶馬曾經(jīng)生產(chǎn)過上百輛的Hydrogen 7，用作政界及名人們的接待用車，當(dāng)然也有公關(guān)和測試的意味。
作為能量來源，相較于燃燒一次便無法使用的石化燃料，氫氣可以被視為一種可循環(huán)使用的能源，氫氣的提取方式有很多種，天然氣可以制氫，過程中產(chǎn)生的二氧化碳可以合成汽油，這個技術(shù)在中國已經(jīng)取得了成功并投入量產(chǎn)化進程；通過太陽能發(fā)電電解海水獲得氫氣，這種方式已經(jīng)在日本福島已經(jīng)投產(chǎn)商業(yè)化量產(chǎn)，而氫氣與氧結(jié)合生成水并釋放能量的過程后完成了能量可重復(fù)使用的閉環(huán)，而這條化學(xué)方程式無論是氫燃料電池或者氫內(nèi)燃機都可實現(xiàn)。雖然目前氫氣的制造成本依然比汽油和發(fā)電高，但這個高成本并不是技術(shù)成本造成的，而是產(chǎn)業(yè)化規(guī)模決定的，我們看問題要以發(fā)展的眼光看，而不是停留在現(xiàn)狀來預(yù)判未來，如果這樣看問題的話，那什么核聚變發(fā)電之類的技術(shù)都不用搞了，今天看到的成本太貴了。
雖然氫內(nèi)燃機對于車企而言或者是一條減少排放的捷徑，但它作為燃料的問題還
是很多的，首先是氫內(nèi)燃機的化學(xué)計量空燃比為34:1，這意味著需要兩倍的空氣來完成燃燒產(chǎn)生能量，在相同氣缸容量下，汽油機的功率是氫內(nèi)燃機的兩倍以上，為了抵消這種功率損失，氫發(fā)動機必須變大，加上發(fā)動機材料的改良可能導(dǎo)致的重量增加，也會影響車輛的經(jīng)濟性，總之這種取舍和矛盾必然存在，任何車輛上都會存在，只能看車企們的選擇了。其次就是老生常談的安全性問題，氫氣必須減溫或者加壓讓其以液態(tài)方式儲存，這對材料的要求非常高，不過這不是不能解決的問題。另外一個就是防止泄漏的問題，畢竟氣態(tài)下的氫氣極不穩(wěn)定，所以需要安裝特殊的傳感器進行監(jiān)控。另外一種解決路徑就是金屬氫的研發(fā)，是的，你沒看錯，金屬氫，但這是更為前沿的科技，目前仍在研發(fā)中，但金屬氫擁有的能量9倍于普通氫，極有可能成為未來航天界的新型燃料，至于民用化應(yīng)用，則可能再需要時日了。
當(dāng)然，氫內(nèi)燃機或者僅僅只能作為后內(nèi)燃機時代的一個選項而已，在石油資源仍未確定何時徹底枯竭的時候，氫內(nèi)燃機技術(shù)對于很多車企而言都不會被放在首要技術(shù)攻關(guān)地位。當(dāng)然，以筆者才疏學(xué)淺的判斷里，氫燃料電池技術(shù)會比氫內(nèi)燃機技術(shù)來得更實在些，電力驅(qū)動會成為大趨勢，因為石化燃料內(nèi)燃機的技術(shù)幾乎已經(jīng)能看到天花板，畢竟從80年代至今已經(jīng)沒有多少進步，每個科技達到滯脹期后，必然會有新的技術(shù)產(chǎn)生并進行取代，這才是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律、這也是汽車工業(yè)的發(fā)展規(guī)律。
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