【昊宸智能冠名】雷洪钧博士专栏|氢能发动机技术知识和实例介绍

摘要：中国氢能发动机技术进步相当快，中国发展氢能汽车步伐还会明显加快。

2019年1月21日上午，武汉汽车行业协会组织了产业链上的企业代表，参观了位于武汉市经济开发区东荆河路旁边的武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司（见图1），笔者十分珍惜这样的学习机会，下面是笔者体会，分享给同行。

一、雄韬氢雄燃料电池公司简介

雄韬氢雄是由雄韬股份投资成立的公司。雄韬股份是国内最大的出口型蓄电池企业之一，也是横跨铅酸电池、锂电池与燃料电池三大类电池系统的上市公司。武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司目前的生产厂房位于武汉市经济开发区东荆河路旁。雄韬氢雄规划将在3-5年之内，建成年产能不少于10万套的氢燃料电池发动机系统生产基地（见图2）。

武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司总栽熊云，湖南人，是毕业于上海同济大学的博士，是全国政协副主席万钢老师的得意门生（见图3）。

二、雄韬氢雄主打产品（45Kw)

1.雄韬氢雄产品外观

图3.1、图3.2、图3.3、图3.4是雄韬氢雄主打产品（45Kw)在展示厅的实际产品的不同视角照片。给参观者的映像是商品化的产品。产品质量让人眼前一亮。笔者参观了生产线，具有自动线水平，有机器人辅助操作。

2.雄韬氢雄产品性能指标

从表（1）45kw氢能发动机性能参数及条件可以看出，雄韬氢雄的产品已经是车规级产品。IP67等级，环境温度是（-30---45）度，尤其是轮廓尺寸符合汽车安装要求，海拔高度≤3000米适宜中国绝大部分地区。

3.雄韬氢雄产品性能指标与国内外竞品对比

从表（2）雄韬氢雄产品性能指标与国内外竞品对比可以看出，雄韬氢雄产品性能指标领先。中国目前生产氢能发动机的主流企业已经有：雄韬氢雄（武汉）、亿华通（北京）、重塑科技（上海）、新源动力（大连）等，加拿大的巴拉德（BALLＡRD）目前在中国的市场上已经有一定占用率。

雄韬氢雄产品性能指标与国内外竞品对比告诉大家，中国氢能发动机的质量比功率密度已经到401W/kg,比巴拉德高已经高出161W/kg，即67%。（注：巴拉德是国内企业参照系。）日本的氢能发动机质量指标比较高，是国内企业普遍认可的，但是日本的氢能发动机还没有进入中国市场。（注：表2是雄韬氢雄公司对参观者公布的数据。）

三、氢能发动机的特殊性

氢能发动机成为商业用语，是2018年才开始的。过去有内燃机烧氢气的产品，目前还有同样的产品，行业叫氢气发动机。今天的“氢能发动机”不是氢气发动机，过去行业里叫“氢能电池”或者见叫“燃料电池”。笔者研究后认为，无论是叫“氢能发动机”还是叫“氢能电池”，都不符合科普的要求，正确的叫法“质子交换膜发电机”。下面对氢能发动机的特殊性予以说明：

（a)质子交换膜发电机原理

质子交换膜发电机在原理上，相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为传递H+的介质，只允许H+通过，而H2失去的电子则从导线通过。工作时相当于一直流电源，阳极即电源负极，阴极即电源正极。

一句话，质子交换膜发电机，输入端是氢气和氧气，输出端是电和水，变化过程是没有燃烧的装置，而是电化学的。

人们把质子交换膜发电机叫成“氢燃料电池”，主要理由是其内部结构与动力电池的结构相似；人们把质子交换膜发电机叫成“氢能发动机”，主要理由是用他替代传统发电机的。

(b)氢能发动机是主流技术

目前新能源汽车不提倡发展氢气发动机（注：这是行业权威没有交待到位的。）日本不发展氢气发动机，日本也是发展质子交换膜发电机。一句话，用氢能发动机替代传统内燃机，是世界汽车发展的主流趋势，无论内燃机是烧油、烧天然气，还是烧氢气内燃机，都不是未来发展趋势。

（c）氢能发动机是发电机，驱动车辆离不开电机

电机驱动车辆是推广氢能发动机的前提条件。氢能发动机的基本功能是发电，而不能驱动汽车运动。氢能发动机发电是一个恒态过程，是无法满足汽车动态负载的，必须要有动力电池配合。

总结

通过武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司的氢能发动机，笔者认为，中国氢能发动机技术进步相当快，中国发展氢能汽车步伐还会明显加快。目前中国动力电池汽车为氢能汽车的发展做了较好的铺垫。笔者相信，中国推广氢能汽车的规模和速度将会领先全世界。

注：本文作者雷洪钧博士为扬子江汽车公司高级工程师，中科智能网联汽车科学院院长，中国新能源企业家俱乐部专家委员会主任