來源：中氫互聯(lián)

近日，多家企業(yè)推出了使用氨作為原料的內燃機。其中，一汽解放新研發(fā)的一款氨氫融合直噴零碳內燃機在6月成功點火；廣汽發(fā)布了全球首款乘用車氨發(fā)動機；東風與清華大學共同研發(fā)的國內首臺氨柴車用重型發(fā)動機在3月成功點火。另外，去年6月，玉柴還發(fā)布了氫氨混燃內燃機。

在“雙碳”目標的背景下，為什么內燃機和整車企業(yè)紛紛開發(fā)氨內燃機和適配車型？氨內燃機的發(fā)展前景如何，又會面臨哪些機遇和挑戰(zhàn)？

氨內燃機并不簡單

對于安全儲運而言，氨的一大優(yōu)點是不易燃燒。然而，對于內燃機企業(yè)而言，是一個技術上的挑戰(zhàn)。因為若是將氨直接當做燃料使用，其熱值比天然氣和氫氣低，點火會相對困難。此外，氨的燃燒速度遠低于氫氣，因此實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒并不容易。

由于氨在燃燒、噴霧、排放方面與天然氣、柴油等存在明顯差異，并且動力性較低，因此直接將氨用作燃料應用在內燃機上并不容易。內燃機企業(yè)為了實現(xiàn)氨在發(fā)動機內的穩(wěn)定燃燒，采取了多種措施，包括重新研發(fā)和設計內燃機，以及將氨與易燃燃料混合使用等方法。

以廣汽最新推出的一款乘用車氨發(fā)動機為例，該發(fā)動機主要采用液態(tài)氨作為燃料，并通過預燃室射流點火、雙噴射系統(tǒng)、超高壓縮比等技術，實現(xiàn)了氨混合氣在氣缸內穩(wěn)定燃燒，達到了120kW的功率。為了讓氨提供持久的動力輸出，該氨發(fā)動機在噴油嘴、點火系統(tǒng)和預燃燒室等部位進行了改進設計，其中一些技術方案只有在高端豪華車上才會使用到。

另外，東風的氨柴車用重型發(fā)動機，為了點燃氨氣，提升氨的燃速，使其能夠爆發(fā)出更強的動力，這款發(fā)動機采用了雙燃料工作模式，使用柴油來引燃和助燃，以保持發(fā)動機的正常工作。由于車輛在不同路況、不同裝載和不同駕駛員的操作習慣等因素影響，發(fā)動機的工作狀態(tài)可能隨時發(fā)生變化。因此，這款發(fā)動機在柴油和氨氣的配比以及燃燒控制等方面進行了技術研發(fā)。

盡管氨發(fā)動機在技術上與傳統(tǒng)燃油發(fā)動機非常相似，但將氨直接用作燃料并不容易。在“雙碳”目標的指引下，尋找綠色動力解決方案已經成為一項緊迫的任務。對于企業(yè)來說，投入精力進行研發(fā)，并順應發(fā)展趨勢是保持活力的重要途徑。

氨內燃機迎來重大機遇

目前，能源行業(yè)正在逐漸向風能、太陽能、氫能等新能源轉型，擺脫傳統(tǒng)的柴油等化石能源。在“氨=氫2.0”時代，氨能產業(yè)成為了氫能產業(yè)發(fā)展的一個重要分支。通過“氨氫融合”的無碳燃料，內燃機行業(yè)將能夠有效推動實現(xiàn)“雙碳”目標，加速產業(yè)的轉型升級。

過去，大功率內燃機主要是以柴油機為主的一種重要的動力設備。它在許多領域都得到廣泛應用，為推動經濟和社會發(fā)展做出了巨大貢獻，但也是能源消耗的“大戶”，并且是二氧化碳排放的主要來源之一。

如果用高效氨燃料發(fā)動機來取代目前在上述場景應用的大功率內燃機，根據(jù)初步估算，每年平均可以減少約343.6億噸二氧化碳的排放量，按平均碳交易價格換算，可達到1.27萬億元。

自2022年以來，我國開始出現(xiàn)更多的氫氨一體化項目，目前國內正在建設和規(guī)劃的綠氨項目已經超過20個，總投資額約為1500億，年產能合計超過480萬噸。未來逐步大規(guī)模投產，不斷增加的綠氨資源將進一步促進氨內燃機的發(fā)展。

氨內燃機仍有技術難點亟待突破

氨內燃機路線的效率和經濟性仍然是最大的挑戰(zhàn)，這是產業(yè)技術進步的關鍵。

目前，我們對于在內燃機條件下的氨燃料著火和燃燒穩(wěn)定性機理的理解還不夠深入。現(xiàn)有的熱力循環(huán)無法完全滿足氨燃料高能著火和高效燃燒的需求。同時，目前還缺乏適用于氨燃料壓燃應用的內燃機結構。因此，目前氨內燃機的機器效率還無法達到傳統(tǒng)內燃機的效率水平。

雖然氫氨融合技術備受關注，但我國在這個領域的起步較晚，面臨著許多挑戰(zhàn)。首先，在氨發(fā)動機技術和氨燃料加注設施方面，儲備不足。其次，缺乏完善的政策指導，使得推廣氨內燃機應用面臨許多困難。要真正實現(xiàn)推廣，還需要克服許多問題。

氫氨融合技術要想達到大規(guī)模應用尚需經歷艱巨的道路。盡管氨內燃機目前仍處于研發(fā)探索階段，但從企業(yè)對新型燃料技術的迫切追求來看，清潔能源的利用和多元化發(fā)展已成為大勢所趨。從國家能源安全的角度來看，過于依賴單一燃料會帶來巨大風險。因此，未來將會出現(xiàn)氫能源、甲醇、氨等多種能源應用并存的局面。