氫能作為清潔無碳的戰(zhàn)略性新興能源，是實現(xiàn)交通運輸領域深度脫碳降碳，推動能源結構優(yōu)化，助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要選擇。今年全國兩會期間，氫能及氫能源汽車成為了代表委員們頻頻提及的熱詞。

近年來，在國家利好政策的助力下，氫能產業(yè)尤其是氫燃料電池汽車產業(yè)得到了較快發(fā)展。與此同時，作為減碳技術路線的有效補充，被“冷落”多年的氫內燃機也開始受到行業(yè)的關注。那么，氫內燃機和氫燃料電池技術到底有何不同？兩者各自的優(yōu)勢都是什么？

氫燃料電池汽車加速規(guī)模化落地

氫燃料電池汽車是依靠氫燃料電池電堆中的氫氣與氧氣發(fā)生電化學反應，產生電能驅動。與純電動汽車相比，氫燃料電池汽車具有補能效率快、續(xù)駛里程長、低溫性能優(yōu)越等優(yōu)勢。

“基于以上優(yōu)勢，氫燃料電池汽車在商用車領域更具競爭力，所帶來的節(jié)能減排效果也更為明顯。”新能源及智能網(wǎng)聯(lián)汽車獨立研究者曹廣平指出，除技術優(yōu)勢外，由于商用車運行路線相對固定，更適合氫燃料電池的技術特點和產業(yè)基礎，在加氫站布局、選址方面也相對容易。

作為氫能在交通領域應用的重要突破口，氫燃料電池汽車被認為是商用車加速脫碳進程、實現(xiàn)電動化轉型的重要方向。2020年以來，國家層面有關鼓勵氫能和氫燃料電池汽車發(fā)展的政策持續(xù)加碼，地方政府也陸續(xù)出臺支持政策。得益于此，氫燃料電池汽車發(fā)展迅速，從產業(yè)規(guī)模到成本成效都取得了顯著提升。

公開數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，我國氫燃料電池汽車累計保有量達7000多輛，分布在北京、上海、廣州等36個城市進行示范運營。2021年12月，財政部等五部門發(fā)布《關于啟動新一批燃料電池汽車示范應用工作的通知》，包括河北、河南、京津冀、上海和廣東在內的5大城市群，正式開展氫燃料電池汽車示范應用。與此同時，隨著氫燃料電池技術的不斷進步以及效率大幅提升，氫燃料電池汽車應用領域進一步擴大，目前已在市內公交團體班車、物流運輸、園區(qū)擺渡、城市管理服務用車等多個區(qū)域性應用場景開展規(guī)?；痉哆\營。

值得一提的是，本屆北京冬奧會上，示范運營的氫燃料電池汽車超1000輛，車型覆蓋公交車、團體班車等，是全球首次大規(guī)模投入氫燃料電池汽車作為接駁工具的重大嘗試。羅蘭貝格全球高級合伙人、亞太區(qū)商用車業(yè)務負責人方寅亮表示，上千輛氫燃料電池汽車在北京冬奧會上示范運行，將帶動2022年氫燃料商用車銷量的增長，促進氫燃料電池汽車規(guī)?；?、商業(yè)化推廣應用。

業(yè)內普遍認為，目前我國氫燃料電池行業(yè)正在進入市場、技術、資源卡位的發(fā)展蓄能關鍵期，未來氫燃料電池市場主體將從客車及中輕卡，逐步向長途旅游客運、省際重載運輸、環(huán)衛(wèi)、冷鏈等重點領域推廣。另外，結合節(jié)能路線圖2.0對氫燃料電池汽車的發(fā)展規(guī)劃及展望，2020～2025年，氫能汽車市場處于發(fā)展初期，以政策驅動為主，車型應用側重于中重卡領域；到2025年，氫燃料商用車年銷有望達1萬輛；隨著基礎設施加大普及、技術革新和成本下降，預計2025～2030年，氫燃料電池商用車將進入發(fā)展加速期，到2030年銷量有望超10萬輛。

氫內燃機具有廣泛適用性

今年的《政府工作報告》中明確指出，推動能源轉型，要立足資源稟賦，堅持先立后破，這也決定了汽車低碳發(fā)展需要多技術路線共存。長期來看，發(fā)展新能源汽車無疑是汽車行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標的重要路徑，但中短期內，內燃機在道路交通運輸中仍具有不可替代的重要作用。“雙碳”目標的指引下，內燃機行業(yè)也正積極尋求創(chuàng)新發(fā)展與轉型升級的機會。如今，在燃料電池技術熱度不減之時，也有不少企業(yè)開始解鎖氫能的另一種應用形式——氫內燃機。

“氫能并不是燃料電池的專屬，上世紀50年代，內燃機領域就已開始將氫能作為燃料進行應用研究。”內燃機行業(yè)專家魏安力表示，氫內燃機與燃油車相似，只不過把燃料變成了氫氣，發(fā)動機與此前的汽油發(fā)動機、天然氣發(fā)動機有共通之處。

在魏安力看來，氫內燃機更具成本和推廣優(yōu)勢。內燃機將氫作為燃料，一方面具有多種燃料適應性，可以使用純氫為燃料，也可以和甲醇摻燒，有效降低對石油依賴；另一方面，可以使內燃機資源得到最大化利用，延長生產裝備生命周期，氫內燃機保留了傳統(tǒng)內燃機的主要架構和系統(tǒng)，不需要重新構建產業(yè)鏈，其技術實現(xiàn)的難度和成本投入遠小于燃料電池。

天津大學教授姚春德告訴記者：“從使用角度來看，燃料電池需要吃‘細糧’，要求氫氣的純度達到99.99％。而氫內燃機則沒那么‘嬌貴’，對氫氣的純度沒有特別要求，而且在高負荷區(qū)具有較高的綜合效率。對于承擔貨物運輸?shù)闹兄乜▉碚f，氫內燃機是更經濟且更高效的選擇。”

今年全國兩會上，全國人大代表、廣西玉柴機器股份有限公司新品試制裝配工段工段長許燕妮也提出，氫內燃機成本低、加氫快，而且無里程焦慮，具有在商用車全領域應用的潛力。目前，氫內燃機已成為發(fā)動機行業(yè)落實“雙碳”目標的重要路徑之一。

對于氫內燃機未來的應用前景，國內外企業(yè)都比較看好。歐洲幾乎所有的主流商用車企業(yè)都在關注或已開始對氫發(fā)動機展開可行性研究。豐田也在去年宣布，將氫燃料發(fā)動機安裝在基于豐田卡羅拉運動版的賽車上。與此同時，我國的氫內燃機研發(fā)也取得了較大進展和突破。在乘用車領域，一汽集團首臺氫能發(fā)動機成功點火；在商用車領域，基于漢馬科技13L天然氣發(fā)動機的AVL氫氣發(fā)動機已進入研究階段。全國人大代表、吉利商用車集團首席科學家劉漢如也表示，國內汽車及內燃機企業(yè)已開始著手氫內燃機的性能樣機開發(fā)，很快就將進入到樣車開發(fā)階段。

北京理工大學教授孫柏剛認為，綜合成本、性能、可靠性等因素來看，氫內燃機相較燃料電池更具優(yōu)勢。氫內燃機技術符合安全、可持續(xù)、用得起三項指標，且已經得到政府相關部門的高度關注，其未來的發(fā)展前景更為廣闊。

實現(xiàn)商業(yè)化依然任重道遠

在業(yè)內專家看來，作為氫能汽車的兩個發(fā)展方向，氫內燃機與氫燃料電池技術并不沖突，兩者在商用車領域均具有較為廣闊的發(fā)展前景，但同時也都面臨著成本高、配套設施短缺、缺乏完善頂層設計以及產業(yè)鏈薄弱等諸多挑戰(zhàn)。

目前來看，購置、運營乃至車輛全生命周期成本優(yōu)化，是氫能商用車進入發(fā)展快車道的關鍵。但氫氣的儲存和運輸，制氫、注氫的安全問題，以及建設加氫站的高昂成本，都成為推廣氫燃料電池汽車和氫內燃機車的障礙。特別是對于氫燃料電池汽車來說，僅是電池和儲氫系統(tǒng)的成本就占到整車的六成以上。若電堆成本、加氫站和氫氣運輸成本無法降到合適的價格區(qū)間，就難以進行大規(guī)模推廣。

在接受記者采訪時，姚春德表示，當核心技術難題被攻克，基礎設施建設更完備，才有可能使氫能產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)成本降低，推動氫能商用車前行。首先，氫燃料電池產業(yè)還需攻關催化劑、質子交換膜、探子等共性的技術難點，推動燃料電池電堆、高壓氫氣瓶等關鍵部件的成本下降，提高氫燃料電池系統(tǒng)的可靠性和安全性，降低各個環(huán)節(jié)的成本。其次，經過20多年的發(fā)展，氫內燃機的相關技術雖獲得了突破性進展，但其缸內燃燒有著自身的特點，在發(fā)動機設計上需要進行較多改進，產業(yè)化應用還有很長的路要走。（李亞楠）