上一期讨论中，我们讨论到氢内燃机目前存在的两个关键问题，今天这一期小编继续跟大家讨论一下另外几个问题。

3、和氢燃料电池相比氢内燃机的效率低

本来氢气就很难存储，再加上活塞发动机固有的低效率。一般情况下发动机正常运行的热效率也只有40%左右（很多工况下是低于30%的），宝马氢内燃机的研究结果显示其最高的热效率也只有42%。

内燃机的能量损失主要包括以下几个部分

（1）废气带走的热量约占燃料总化学能的30%；

（2）冷却液带走的热量约占30%；

（3）机械损失、泵气损失、以及不完全燃烧的损失等约占8%；

现在内燃机的最大热效率大部分处于30%到40%之间。

这就会造成氢内燃机的续航成为一个大问题，而氢燃料电池的效率就高了很多，一般能达到60%，而且还没有发动机燃烧时不同工况下的效率区别。因此，从效率角度来看，氢燃料电池更具有竞争优势。

4、氢气的空燃体积比很低，要么燃烧不充分，要么动力不足

由于氢气的密度低，导致了在燃烧室中具有较低的空燃体积比。而汽油由于是液体，所占的体积较小，因此有很高的空燃体积比（如下图所示）。在既定空间下，空气越少，肯定是不利于燃料的燃烧的。特别是对于自然吸气发动机。

增加氢气供给，可以增加氢气占比，提升动力，然而空气不足就会带来燃烧不充分的难题。

若采用稀薄燃烧技术，虽然可以让氢气燃烧更充分，但是氢气占比将会更小，将会带来动力不足的问题。

5、氢气会给传统金属发动机带来“氢脆”问题

我们先来了解一下何为“氢脆”。

首先，大家都知道，金属材料都具备两个性能，其一是强度，其二是塑性。强度指的是在一定横截面积下、导致金属出现形变甚至断裂时，所需要力的大小；而塑性指的则是金属在断裂前，所能承受的最大变形量，可以简单理解成最大形变程度、突破了就断掉；所以要分清强度、以及塑性的差异，咱们的饭碗、花瓶是陶瓷做的对吧？强度极高、硬度极高，可摔在地上就会粉碎，为啥？就是因为塑性差，稍微产生一点形变、马上断裂！

氢脆通常表现为应力作用下的延迟断裂现象。

延迟断裂现象的产生是由于零件内部的氢向应力集中的部位扩散聚集，应力集中部位的金属缺陷多（原子点阵错位、空穴等）。氢扩散到这些缺陷处，氢原子变成氢分子，产生巨大的压力，这个压力与材料内部的残留应力及材料受的外加应力，组成一个合力，当这合力超过材料的屈服强度，就会导致断裂发生。氢脆既然与氢原子的扩散有关，扩散是需要时间的,扩散的速度与浓差梯度、温度和材料种类有关。因此，氢脆通常表现为延迟断裂。

而这所谓的氢脆现象，实际上就是氢分子对金属的一种侵蚀，拿一台氢内燃机来说，燃烧室一定会长期接触氢分子（富氢状态）、氢分子供应管路上的一切金属部件、储氢罐等，这些都会长时间处于富氢状态下，那么氢分子就会破坏金属的塑性，使得明明塑性优秀的金属材质变得极为脆弱；所以从理论上讲、长期使用的氢内燃机，不断受到氢脆现象的影响，其使用寿命会大幅弱于普通燃油发动机，且氢脆具有不确定性，很难监测，也很难提前预判，随着使用寿命的增加，随时都有炸缸的可能，从而带来一定的未知风险。

参考文献

[1]JoaoSousaCardoso,ValterSilva,RodolfoC.Rocha,MatthewJ.Hall,MarioCosta,DanielaEusebio.Ammoniaasanenergyvector:Currentandfutureprospectsforlow-carbonfuelapplicationsininternal

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