“引領(lǐng)、變革、即刻Leading.Change.Now.”、“Together Towards Zero共同向零排放 零事故邁進(jìn)”、“Future Energy Hub未來 能源 中心”、“Zero Emissions零排放”...這是2024 IAA德國交通運(yùn)輸展上，各大頂尖商用車巨頭，動(dòng)力系統(tǒng)供應(yīng)商的展會(huì)主題。如果你仔細(xì)留意，在未來全球?qū)崿F(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)目沙掷m(xù)性發(fā)展上，這次漢諾威展會(huì)上已經(jīng)給出了更為清晰的答案--“Zero Emissions零排放”。

而將這些頂尖巨頭鏈接在一起，實(shí)現(xiàn)零排放的路徑正是氫能源。那么，接下來我們一起看看這些新車是如何實(shí)現(xiàn)“氫”裝上陣。

01

全球共識(shí) 氫燃料、氫內(nèi)燃機(jī)

氫氣，作為世界上最清潔的燃料，在商用車未來的運(yùn)輸之路上，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其也是未來物料運(yùn)輸裝備實(shí)現(xiàn)零排放Zero Emissions的關(guān)鍵所在。從2024年漢諾威商用車展（IAA TRANSPORTATION 2024）來看，氫氣目前在商用車領(lǐng)域主要應(yīng)用集中在氫燃料電池以及氫內(nèi)燃機(jī)之上，二者有什么區(qū)別呢？

首先，在此次漢諾威車展上，出場次數(shù)最多的一定是氫燃料電池重卡。正如，奔馳Actros Genh2氫燃料重卡，兩個(gè)特殊的液態(tài)氫儲(chǔ)罐和一個(gè)特別強(qiáng)大的燃料電池系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高載重量和長續(xù)航里程的關(guān)鍵，它們是奔馳GenH2卡車的核心。

奔馳Actros GenH2氫燃料電池卡車的兩個(gè)不銹鋼液態(tài)氫儲(chǔ)罐，具有特別高的儲(chǔ)存能力，總共儲(chǔ)氫容量達(dá)80公斤。在實(shí)測中，GenH2氫燃料電池重卡實(shí)現(xiàn)了單次加注續(xù)航1047公里的成績，堪稱頂尖。

而且，這臺(tái)奔馳Actros GenH2卡車采用的是液態(tài)氫儲(chǔ)能方案，也是我們目前在漢諾威展臺(tái)上看到唯一一臺(tái)采用液氫的氫燃料電池卡車。由于液氫相對能量密度更高。因此，它可以攜帶更多的氫氣，這有助于延長車輛的續(xù)航里程，并使其性能與傳統(tǒng)柴油卡車相媲美。

在沃爾沃卡車的展臺(tái)，除了全面的展示其新一代Volvo FH Aero以及電動(dòng)化產(chǎn)品之外，更是展出了一款FH fuel cell測試車型。沒錯(cuò)，這也是一款氫燃料電池車型，而并非概念車型。

早在2022年，沃爾沃就已經(jīng)首次展示了燃料電池卡車。2023年，沃爾沃除了在公共道路測試之外，更是在極寒條件下，對氫燃料電池卡車的各項(xiàng)性能進(jìn)行了嚴(yán)苛的測試，后續(xù)隨著驗(yàn)證測試的進(jìn)一步完成，將逐步推向市場。

接下來，我們把目光轉(zhuǎn)移到“氫燃料電池”，它究竟是什么？為何成為了漢諾威氫能商用車領(lǐng)域中的一大主流。

02

氫燃料電池 原理簡析

首先，氫燃料電池/電堆與氫內(nèi)燃機(jī)有本質(zhì)上的區(qū)別。氫燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置，它可以將氫燃料通過化學(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。

氫燃料電池的結(jié)構(gòu)主要由三個(gè)組成部分：陽極、陰極和電解質(zhì)。其中，陽極和陰極涂有催化劑，常用的是鉑、鈀等貴金屬，能夠幫助電化學(xué)反應(yīng)加速進(jìn)行。電解質(zhì)則通常采用質(zhì)子交換膜或固態(tài)氧化物。氫燃料電池組是怎么發(fā)電的呢？其實(shí)可以理解為“電解水”的逆反應(yīng)。

其主要工作原理為，在氫燃料電池組的陽極板輸入氫氣，在催化劑的作用下，氫分子被分解為帶正電的質(zhì)子（H+）和帶負(fù)電的電子（e-）。分解后的質(zhì)子可以通過質(zhì)子交換膜（PEM）到達(dá)陰極板，而負(fù)電的電子（e-）無法穿過質(zhì)子交換膜，只能從外部電路從陽極流向陰極，這樣電子的移動(dòng)就形成了電流。

而電子流向陰極板后，氧氣從空氣中進(jìn)入燃料電池并與質(zhì)子和電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成水。因此，這里氫燃料電池組的另一個(gè)優(yōu)勢就出來了，排放物只有水和一定的熱量。

正因如此，反應(yīng)過程中，電子在外部電路移動(dòng)的過程中就產(chǎn)生了電流。這部分電流經(jīng)逆變器、控制器等軟硬件的協(xié)同后，最終會(huì)流向氫燃料電池卡車的電驅(qū)橋，從而為車輛提供動(dòng)力。

簡而言之，氫燃料電池卡車的核心就是氫燃料電堆，它并不能直接為卡車提供動(dòng)能。在卡車上，它更像是一個(gè)“化學(xué)發(fā)電機(jī)”，將氫氣中的化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能，工作過程不涉及燃燒，更不會(huì)存在內(nèi)燃機(jī)做功過程中的機(jī)械摩擦損失和熱量損失，因此，它的能量轉(zhuǎn)化率通常可以更高。

相較于傳統(tǒng)的純電車型而言，氫燃料電池卡車在續(xù)航里程上更有優(yōu)勢，且加注更加方便。更為重要的是，氫燃料電池卡車的排放物只有水和一定的熱量，因此，它是未來實(shí)現(xiàn)零碳排放的關(guān)鍵路徑之一。

03

氫內(nèi)燃機(jī) 燃燒做功

在此次展會(huì)上，氫燃料電池并不是零碳排放唯一解。在曼恩商用車的展臺(tái)上，零碳排放的MAN hTGX牽引車 出現(xiàn)了。這款車采用了MAN H4576型直列六缸氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)，排量16.8升，能夠輸出520匹馬力及2500牛米扭矩，最大扭矩區(qū)間覆蓋900轉(zhuǎn)至1300轉(zhuǎn)。

在中國重汽的展臺(tái)上，氫能技術(shù)的應(yīng)用更是展現(xiàn)的淋漓盡致，除了C9H FCEV氫燃料牽引車之外，黃河X7以更新的姿態(tài)站在這個(gè)全球舞臺(tái)之上，最核心的這是一臺(tái)搭載氫內(nèi)燃機(jī)的超低風(fēng)阻重卡。動(dòng)力系統(tǒng)上采用的是來自濰柴的WP15-H2-ICE氫內(nèi)燃機(jī)，排量14.56升，輸出功率395千瓦（約合530馬力），最大扭矩2700牛米。

菲亞特XCURSOR 13氫內(nèi)燃機(jī)

氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)相對更好理解，其主體以傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)為基礎(chǔ)，通過改變?nèi)剂瞎?yīng)系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)以及燃料等，燃燒氫氣產(chǎn)生動(dòng)力，從而驅(qū)動(dòng)車輛的行駛?？梢院唵蔚睦斫鉃闊龤錃獾陌l(fā)動(dòng)機(jī)。其最大的優(yōu)勢同樣是基于“氫氣”來實(shí)現(xiàn)零污染、零碳排放。

康明斯X15氫內(nèi)燃機(jī)

正如此次，康明斯展示的X15H氫內(nèi)燃機(jī)一樣，其主要是基于康明斯HELM多燃料平臺(tái)所打造。其發(fā)動(dòng)機(jī)采用了通用的基礎(chǔ)機(jī)架構(gòu)，即缸蓋以下部分采用了大量通用零部件，而缸蓋上部分則根據(jù)不同燃料特性配備不同的零部件，從而實(shí)現(xiàn)不同燃料的運(yùn)行。

至此，氫燃料電池卡車與氫內(nèi)燃機(jī)的原理、區(qū)別就比較清晰了。

04

零碳排放 誰是主流？

二者優(yōu)劣呢？可能這就需要從多個(gè)維度來權(quán)衡。與燃料電池相比，氫內(nèi)燃機(jī)本質(zhì)上還是屬于內(nèi)燃機(jī)，其技術(shù)難度和成本控制都要比氫燃料電池更有優(yōu)勢，同時(shí)還繼承了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可靠耐用的出色表現(xiàn)，有著良好的燃料適應(yīng)能力，后期維保也可以利用現(xiàn)有服務(wù)體系，

而氫燃料電池技術(shù)線路由于需要更新整套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括氫燃料電堆、儲(chǔ)氫裝置和電驅(qū)橋。甚至氫燃料電堆，需要更為復(fù)雜的質(zhì)子交換膜、電極以及氫循環(huán)泵來作為支撐，相較之下，無論是技術(shù)門檻還是制造成本都遠(yuǎn)高于氫內(nèi)燃機(jī)。

但同樣，它的優(yōu)勢也很明顯，其氫燃料電池的整體能量利用率比氫內(nèi)燃機(jī)更加高效，從長遠(yuǎn)來看，其能耗成本更低，在長期運(yùn)營過程中更具優(yōu)勢。

整體而言，二者其實(shí)更多的是互補(bǔ)關(guān)系，它們都有對應(yīng)的運(yùn)營場景和目標(biāo)市場，二者并駕齊驅(qū)，何嘗不是一種可能？至于未來市場會(huì)做出什么樣的答案，我們把它交給時(shí)間。

--結(jié)語--

從國內(nèi)的發(fā)展來看，氫燃料電池處于高速發(fā)展的階段，但同樣面臨一定的制約。從技術(shù)上而言，我國申請的專利技術(shù)相對較少，主要集中在電極、催化劑和質(zhì)子交換膜的燃料電池技術(shù)方面，而在高壓儲(chǔ)氫、氫循環(huán)泵等部件上對海外供應(yīng)鏈依賴度相對較高。不過，在以電能技術(shù)為首的新能源產(chǎn)業(yè)上，我國處于世界領(lǐng)先水平是不爭的事實(shí)，一些關(guān)鍵技術(shù)的突破只是時(shí)間問題。

整體而言，無論國內(nèi)還是國外，氫燃料電池車型、氫內(nèi)燃機(jī)正在飛速發(fā)展的階段，在未來全球?qū)崿F(xiàn)低碳、零碳運(yùn)輸?shù)谋尘跋拢@是趨勢也是定式。