氢能发动机刷新行业效率纪录

德国马格德堡大学近期一项研究证实，氢能循环发动机可实现全程零排放运行，热效率突破 60%，动力输出性能媲美传统柴油发动机。

该校机械工程学院科研团队指出，这套技术方案可实现全生命周期碳中和，整机结构稳定可靠，能够替代传统动力装置，适配重型车辆、船舶推进、发电机组等多元应用场景。

传统内燃机持续进气并向外排放废气，氢能闭环循环发动机则采用完全不同的工作逻辑：每一个工作循环结束后，大部分混合气体都会留存于系统内部，经过冷却、工艺处理后重新投入使用。系统会分离反应过程中生成的氢气并做液化处理，工作气体在机内不断闭环循环，真正做到运行全程零排放。

德国联邦经济事务和能源部（BMWE）为本次研究提供资金支持，马格德堡大学产品与系统工程研究所（IEPS）动力工程教授 Hermann Rottengruber 牵头主导，联合 WTZ Roßlau gGmbH 科研机构共同攻关。

科研团队依托校内发动机试验台，对多款氩气动力循环发动机开展实物测试，同时借助计算机仿真，完成整机方案的模拟推演与性能评估。

整套动力系统以氢气、氧气、氩气三种介质作为核心运行载体：

氢气承担能量燃料作用，

氧气参与燃烧反应，

无色无味的惰性气体氩气作为稳定载气。

氩气不会自行燃烧，在既定工况下也不与氧气产生化学反应，能够构建优良的热力学工况，保障燃烧过程可控、高效进行。

课题组负责人 Hermann Rottengruber 表示，这款循环发动机同时具备高动力性能与零排放两大优势：

“那些需要长时间高负荷连续作业、对设备稳定性和输出功率要求严苛的场景，未来都会青睐这项技术，涵盖船舶推进、发电机组、农用拖拉机、大型工程机械、农业采收设备、轮式装载机及长途重卡等领域。

电池电动方案在这类场景中短板突出，普遍受设备自重、续航里程、充电耗时以及配套基建制约，很难完全落地适配。”

在经济层面，该动力技术同样具备可观发展潜力：

“按照实际运行周期测算，闭环系统的全生命周期使用成本，能够低于开放式氢内燃机。”

核心优势在于省去造价高昂、结构复杂的尾气后处理装置，叠加整机超高运行效率，足以覆盖结构设计带来的研发与制造成本增量。

研究团队也坦言，目前技术仍存在亟待突破的短板：

受喷射结构约束，单次氢气注入量存在上限，现有方案的功率密度还有提升空间；同时，润滑油燃烧产生的二氧化碳会在封闭回路中不断积聚，两大因素都会拖累整机效率和动力表现，后续研发将重点针对性优化。

即便尚存技术待优化空间，这项创新已经收获产业界高度关注。

多家主流船舶推进系统制造商纷纷表达合作意向，航运行业肩负明确政策目标，需要在 2050 年前落地气候中性动力方案，这款氢能闭环发动机正好匹配行业低碳转型需求。

来源：  Haechifuelcell