车身不变,只改引擎就能实现零污染 "氢能卡车"助力脱碳,为碳中和做贡献
日媒专题报道一项新尝试:把大型卡车的柴油引擎——本是尾气排放源——改造成使用零污染氢气作燃料。记者深入实用化现场进行了跟踪采访。
氢气的产生与点燃,是理科实验中常见的场景。氢气燃烧后只产生"水",是一种终极燃料。目前全世界都在加大对氢能源的研究力度,日本也在尝试一场可能改变物流行业的重大挑战。
"爱知碧南R&D中心"是东京初创企业"i Labo"今年5月建立的氢能利用开发基地。
i Labo董事长宫崎洋一表示:"我认为这是脱碳的一个现实解决方案。为了给未来的孩子们创造更好的空气环境,我们会继续努力。"
把柴油卡车改造成氢能引擎
这里到底在做什么样的开发?
i Labo副董事长当房正彦介绍道:"这里是用来做引擎测试的引擎测试室。我们在这里检查引擎状态,并据此进行氢能引擎的研发。"
隔音玻璃隔开的是控制室。再往里走,就能看到氢能引擎本体了。
当房副董事长说:"这就是氢能引擎。我们是以市面上现有的柴油引擎为基础,改造内部结构,把它变成氢能引擎的。"
这台引擎原本是柴油引擎,现在经过改造,不再用"轻油",而是用"氢气"作燃料驱动。周围装有多个传感器,用来测量马力、振动和尾气排放。
转动旋钮,节气门打开,引擎转速随之上升。运转原理和普通引擎相同,唯一的区别就是燃料换成了氢气。
把现有卡车改造成"完全零污染"
日本国内约有200万辆柴油卡车,是物流行业的主力车型。把它们改造成"完全零污染"车辆的挑战始于2019年。当时电动车(EV)备受关注,而i Labo却希望"在保留现有车辆和日本引擎技术的基础上推进脱碳",于是开始了这项研发。
当房副董事长说:"路上跑的柴油卡车非常多,能不能有效利用这些现有车辆,这就是我们最初的想法。"
问及研发初期的情况,他坦言:"引擎转不起来,还出现过异常燃烧,过程一波三折。我们不断提高零件精度、反复试制,才走到今天这一步。"
研发中遇到的最大障碍,是氢气比轻油和汽油易燃得多。哪怕空气量出现极其微小的偏差,都会引发异常燃烧。
历经5年反复试验,更换零件实现氢能化
不仅如此,当房副董事长还提到:"如果直接用原来柴油引擎的活塞,引擎根本无法启动。因为压缩空气的方式不同,活塞必须重新设计制造。"
引擎本体保持不变,但为了承受剧烈的爆发力,团队独立开发了专用的氢能活塞。虽然对方表示细节不便展示,但从外形来看,这款活塞与普通活塞完全不同。
此外,团队还专门开发了适用于氢气的点火火花塞和燃料喷射装置。经过5年反复试验,终于在今年1月实现了实用化。
当房副董事长感慨道:"我们是一道道跨过障碍,才终于走到能推向市场的阶段。这种感觉真的很感慨。"
氢能卡车已经上路
目前该技术已进入实用化阶段。
房介绍:"我们一共有5台引擎,全部都是即将出货的产品。"
目前已经出货4台,工厂里还有5台引擎正在等待出货。
改造完成的氢能卡车完全没有异味,排放物只有水。至于驾驶感受——
房说:"如果不特意告诉你,你可能根本听不出这是氢能引擎的声音。换成氢能引擎后,起步时的扭矩(驱动车辆的力量)会略微减弱,但随着转速上升,输出功率也会不断提高。只要把转速稍微控制得高一点,开起来就不会有明显的违和感。"
通过运输业脱碳,推动实现碳中和
目前成本仍然偏高,离不开国家补贴的支持。但这项技术的优势在于:不需要更换车辆,专用零件的制造和改装在普通工厂就能完成——既保护了现有汽车产业,又能推动卡车实现脱碳。
房表示:"今年1月开始面向普通市场销售,目前数量还不多,但希望明年、后年能逐步扩大规模,为碳中和做出贡献。"
日本业内表示：能否在全球氢能利用研究的浪潮中占据领先地位?依靠制造业的智慧与巧思,一场开拓未来的挑战正在稳步推进。