氢能的主要利用方式.docx

氢能的主要利用方式氢能由于来源多样、清洁低碳、灵活高效、应用场景丰富等优点， 被视为 21 世纪最具发展潜力的清洁能源并已成为全球新一轮碳减 排和碳中和的首选方向，被多个国家纳入能源战略部署中氢能的利用方式主要有氢内燃机、燃料电池：氢内燃机保留了传 统内燃机的主要结构和系统，可以利用工业副产氢气，通过燃烧方式 转化能量达到与燃料电池相近的热效率，并具有低成本的显著优势 燃料电池具有效率高、零排放的优点，但其技术难度大、成本高、对 配套体系建设依赖强下面笔者带领大家了解这两种氢能利用方式一、氢内燃机1、进气道喷射氢内燃机对于进气道喷射氢内燃机，由于缸内残余热量和高温排气等因素 的影响，新鲜氢气与空气混合气在进气门关闭前就已点燃产生回火现 象这种不正常燃烧对氢内燃机的稳定性、可靠性和安全性产生非常 不利的影响从已发表的文献看，回火的原因主要与点火系统、燃烧 室设计和气道内混合气浓度等因素有关2021 年 12 月 21 日，“玉柴”发布了中国首台商用车氢内燃机 采用了高压多点进气道喷射技术、高效低惯量涡轮增压技术、高效稀 薄燃烧技术等多项先进的专项技术，并对整机结构、燃烧和配气等子 系统进行了优化升级，攻克了氢内燃机易回火、易爆震等技术难题。

从“玉柴”官方的报道可以看出，此次“玉柴”发布的氢内燃机为进气道喷射氢内燃机2、缸内直喷氢内燃机与进气道喷射相比，缸内直喷氢内燃机可以在进气门关闭后再喷 射，避免氢气回流进入进气道导致回火在相同工况下，直喷氢内燃 机可以采用更稀薄的燃烧方式，提升热效率缸内直喷氢内燃机与进 气道喷射内燃机的比较见图1由图1 可知，在相同工况下，缸内直 喷氢内燃机的功率在3 种内燃机中最高目前，氢气喷嘴是制约缸内直喷氢内燃机各项性能提升的关键， 低压、大流量喷嘴设计开发是缸内直喷氢内燃机走向实际应用的必经之路讥功率（相比于汽汕机）/ %图 1 缸内直喷氢内燃机与进气道喷射内燃机的比较 二、燃料电池涓量比燃烧 转速相同 效率相同 温度相同燃料汽汕燃料电池是以氢气为燃料，通过电化学反应将燃料中的化学能直接转变为电能的发电装置膜电极是燃料电池的核心组件，直接决定了燃料电池的功率密度 耐久性和使用寿命根据膜电极内电解质的不同，可将燃料电池分为 碱性燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC) 等其中，质子交换膜燃料电池( PEMFC )以启动时间短、操作温度 低、结构紧凑、功率密度高等成为研究热点和燃料电池汽车商业化应 用的首选。