作者: 南海科技 发布于: 2023-12-04 点击量: 618
在努力实现“双碳”目标的背景下，作为燃油大户的内燃机会消失吗？是否有实现碳中和的燃料？内燃机实现碳中和，还有哪些技术瓶颈需要突破？
近日，由中国内燃机学会主办的主题为“中国发动机碳中和之路”的院士专家访谈活动在湖北省十堰市举行。院士专家们围绕产业链关键环节和关键技术，针对行业各动力应用领域，探讨了内燃机实现碳中和的技术路径。
“内燃机是一种动力机械，它是通过将燃料在机器内部燃烧放出的热能直接转换为动力的热力发动机。”中国内燃机学会副理事长兼秘书长李树生介绍，这次探讨围绕内燃机展开。
“这些年来，国内内燃机专业招生情况不太乐观，可能是受到了一些禁止销售燃油车报道的影响。”中国工程院院士、天津大学校长金东寒谈及电动车是否为零碳排放汽车时表示，现在电动车还不是完全的零碳排放汽车，因为其用电仍然有60%以上是火电，只是没有计算到电动车的排放中。
“未来电力行业仍需不断提高可再生能源发电占比，这对实现‘双碳’目标至关重要，能切实推动电动汽车实现低碳化。但是，没有哪一种动力系统能够包打天下。”金东寒强调，多元化的能源结构和技术路线是动力领域实现“双碳”目标的最佳途径。
在金东寒看来，内燃机、电池电机、燃料电池以及混合动力等不同的动力系统，将在不同应用场景中发挥重要作用。未来，内燃机仍然是重要的动力形式之一，内燃机的节能提效依然是可操作性强且有效的降碳途径。
中国科学院院士、中国兵器工业集团首席科学家毛明对动力系统的要求是，一个可以匹配装备的驱动系统，体积要小、重量要轻、效率要高、成本要低。
毛明表示，尽管驱动系统电动化是趋势，但内燃机知识也在加速更新迭代，做内燃机研究的人不能只停留在燃料和结构研究上，还要增加一些数字化、信息化、智能化方面的知识。这有利于提高内燃机产品性能、实现减排、传承相关知识。
“未来内燃机的地位仍然是不可替代的。交通运输行业碳排放占全球碳排放的25%，该领域要想实现降碳主要还是靠内燃机，因为内燃机在船舶和卡车等重载运输中仍是主导动力，相当比例的新能源汽车仍需要内燃机。”青海民族大学副校长尧命发表示。
谈及内燃机如何实现碳中和，尧命发告诉记者，未来内燃机的产品结构和技术会发生变化，燃料的改变将是实现碳中和的根本途径。
“内燃机短期内消亡是不现实的。”中国工程院院士、清华大学教授李骏曾长期主持中国一汽技术中心产品自主研发与科技创新工作。他给内燃机的生存指了一条出路——用efuel（电制合成燃料）替代化石燃料。
据介绍，efuel是将水电解生成氢气和二氧化碳，然后通过催化反应合成的一种液体碳氢链燃料。efuel生产过程中直接捕捉空气中的二氧化碳，在efuel使用过程中再释放碳。由于碳是从大气中捕捉、最终重新释放到大气的，碳的净增量为零，因此efuel也被称为 “碳中性燃料”。
李骏介绍，目前全球4种最主要的efuel分别是绿电、绿氢、绿氨、绿醇。谈及选择哪种efuel开发内燃机更佳时，他表示要从5个维度考虑：第一，必须是零碳燃料；第二，必须用可再生燃料；第三，必须是安全的燃料；第四，成本要低；第五，体积能量密度高。
近年来，中国工程院院士、上海交通大学讲席教授黄震带领团队开展与efuel相关的研究工作。他介绍，团队目前在做的一件事就是用绿电产生合成柴油。这样做的好处是不需要单独研制发动机，可改造现有内燃机直接用于柴油车或者船舶。
关于绿电燃料的成本问题，黄震说，从目前来看，绿氨的制备成本最有竞争力，但制备成本除了要看内部价格外，还需要看外部价格。未来化石燃料可能需要增加碳税，成本会提高。相比之下，绿电更有竞争优势。
“纯电动力适用于小功率、短距离应用场景，目前仍面临电池材料资源短缺、成本价格高、运行安全有潜在问题等挑战；内燃动力适合中大功率、长距离应用场景，但需要‘拥抱’混合动力及碳中和材料，才能实现可持续发展。”清华大学航空发动机研究院副院长帅石金指出，内燃动力实现碳中和的路径有多种，比如乙醇生物质内燃机、氢内燃机、氨氢融合内燃机、甲醇内燃机、efuel内燃机等，可以依据交通使用场景以及碳中和阶段性目标进行选择。
李树生总结时指出，未来内燃机发展有3点共识。第一，在许多应用场景中，内燃机动力将长期存在，且依然是主动力；第二，从目前来看，提升动力系统效率是减碳、控碳的有效途径；第三，针对不同燃料，内燃机技术仍有许多瓶颈需要突破。
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