丰田汽车在氢能源领域的探索正引领着一场前所未有的技术革命。不同于常见的氢燃料电池驱动方式,丰田在一项创新项目中,将液态氢应用于内燃机,这一突破性尝试首先亮相于2021年的富士24小时耐力赛。
在这场赛事中,丰田的卡罗拉运动版并未采用传统的氢燃料电池技术,而是搭载了专为该项目开发的H2版三缸GR Yaris内燃机。这台内燃机以液态氢燃料箱中“蒸发”的氢作为动力源,并在随后的超级太极系列赛决赛中再次亮相,展现了其卓越的性能。
液态氢在内燃机中的应用,不仅为汽车提供了强大的动力,更在环保方面取得了显著成效。与传统汽油内燃机相比,氢气内燃机在燃烧过程中不会产生一氧化碳(CO)和未燃烧的碳氢化合物(HC)排放,这两种排放物是传统汽油车通过三元催化转化器净化的主要排放物之一。虽然赛车发动机仍会产生少量的氮氧化物(NOx),但其排放量远低于传统汽油内燃机,并且可以通过尾气后处理系统得到有效中和。
然而,液态氢的储存和使用并非易事。由于液态氢需要在极低的温度下储存,即零下253摄氏度,因此外部的热量会不可避免地穿透隔热罐,导致氢开始蒸发。这一特性曾是液态氢应用的一大难题,但在丰田的创新技术下,这一难题被巧妙地转化为优势。
丰田通过一系列复杂的技术手段,将蒸发的氢气捕获并充分利用。首先,汽化后的氢气被加压后送入内燃机,直接为汽车提供动力。这一过程中,泵的作用至关重要,它能够将蒸发气体的压力提高2到4倍,确保内燃机有足够的燃料供应。
其次,剩余的氢气被用来在氢燃料电池堆中发电。这些电力不仅为液氢泵和其他辅助设备提供了动力,还进一步提高了能源利用效率。如果在这些步骤之后仍有剩余氢气,丰田则通过催化剂将其转化为水蒸气,并安全地释放到车外。
丰田的这一创新技术不仅解决了液态氢蒸发带来的问题,还提高了能源利用效率,展现了氢能源在交通工具领域的巨大潜力。目前,丰田正在积极寻求技术合作伙伴,以进一步推动这项技术的研发和应用。