广汽和丰田打造了“氨动力” 2.0 升发动机

2023-07-07

目前尚不清楚广汽集团是否打算向公众销售“氨动力”汽车

广汽集团推出了一款相当有趣的内燃机,它不燃烧化石燃料,也不燃烧氢气,而是以液氨为动力来源。

氨曾经是“拯救人类”的一种物质,一个世纪之前,农作物产出速度赶不上人口激增的需求,全球开始面临粮食危机。随后弗里茨·哈伯(Fritz Haber)和卡尔·博世(Carl Bosch)开发了一种在压力下使氢和大气中的氮发生反应来制造氨的工艺,这种物质最终成为化肥,代替了粪便等天然化肥的应用。

氨如何作为燃料呢?

氨已被确定为一种高密度且可安全运输的氢载体,首先氨是一种可以燃烧的物质,燃烧后排出氮气和水,这些对环境都无害;而且,液态氨能量密度为 12.7 MJ/L,甚至比液态氢(8.5 MJ/L)还要高,也就是说同等体积下它比液态氢还要耐烧。此外,由于氨的应用已经长达一个世纪,且用量极大,因此世界上有着庞大的氨基础设施,每年可生产氨气1.8亿吨,120个港口有运送氨的码头。

但是

氨也有其劣势,首先氨是一种剧毒且具有反应性的物质,对人体有很大伤害,同时与其他燃料相比,储存和处理更加困难。

其次,传统氨的生产过程并不环保,他是通过分解出碳氢化合物中的氢开始,此过程同样会产生碳。

困难很多,但仍有人尝试。

首先在生产方面,几家公司开始尝试开发“绿色氨”,这是一种生产方式,与传统方式的区别是用水电解产生的氢取代碳氢化合物中的氢,从而排除二氧化碳的排放。

其次是氨有剧毒的问题,研究人员和工程师正在探索使用氨作为燃料电池的燃料,可以将氨的化学能转化为电能,为电动汽车提供动力,如此一来氨的存储会变得安全一些。

不过,这只是问题解决的方向,而非方式。

目前,世界其它机构将“氨燃料”的应用着重在运输领域,比如说由四名麻省理工学院毕业生创立的初创公司 Amogy 推出了一款“动力”半卡车,仅需 8 分钟即可加满燃料,目前这款车已经在布鲁克林完成了首次测试。

此外,三菱造船公司于 5 月份完成了船用发动机氨燃料供应系统的交付,未来也将其用于运输船舶上面。

这些都是氨可能实现应用的突破口,而广汽传祺是第一家想把氨用在乘用车上的车企。

广汽传祺与丰田联合开发了一种民用2.0L发动机,并在年度术展示会上进行了展示,据官方说法,这款发动机可产生161匹马力,碳排放可减少90%。

“我们攻克了氨难以快速燃烧的痛点,将其应用于乘用车行业。”广汽研发中心工程师齐洪忠对媒体表示。“它的社会价值和商业价值值得期待。”

想把氨作为燃料并不容易。

NH 3作为燃烧系统燃料的问题有点火质量差(RON>130)、自燃温度高(924 K)、火焰速度低(化学计量NH的火焰速度约 7 cm/s),往简单里说,就是氨的反应度较低,对点火和压力有很大的要求。

为什么这些机构都把氨应用于运输行业?这里面就是氨燃烧特性决定的,运输卡车、轮船一般采用压力很大的压燃式发动机,或者可以说是柴油发动机,这符合氨作为燃料的特性。

20世纪60年代,美国人便开始研究如何让陆军拥有更长的燃料续航,也就是降低行动的油耗,他们开始往柴油中加入氨来组成双燃料系统,把发动机压缩比提高至 35:1,并将进气温度提高至 423 K,做出了氨和柴油组合的涡轮发动机。

但同样因为氨的化学物理特性,在安全性和效率方面存在一些缺点,限制了氨在过去的大规模应用。

同样,广汽集团本身并未表示是否真的打算将氨燃料发动机真正量产,但如今其作为能源载体对脱碳的潜在影响已引起学术和工业研究的关注,有研究和寻找测试克服缺点可能解决方案的进展,已经是种很大的进步。

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