減少運輸領(lǐng)域的溫室氣體排放對于滿足全球范圍內(nèi)正在實施的更嚴(yán)格的控制措施而言至關(guān)重要。雖然在輕型車輛中，動力系統(tǒng)電氣化有望成為減少尾氣碳排放的主要途徑，但在重型車領(lǐng)域，潤英聯(lián)技術(shù)專家Tom Featherstone 提出，在充電時間和負(fù)載為兩個關(guān)鍵因素的考量下，以氫能為動力的內(nèi)燃機如何被證明是重型車輛的理想選擇。

　　為了實現(xiàn)全球溫室體（GHG）減排承諾，運輸領(lǐng)域正在引入各種減排戰(zhàn)略。在所有汽車細(xì)分市場中，我們已經(jīng)看到領(lǐng)先的OEM車企紛紛宣布近零碳排放公告，以及在實現(xiàn)這一目標(biāo)道路上的許多過渡時期目標(biāo)。在乘用車和摩托車等輕型車輛市場中，動力總成電氣化是關(guān)鍵戰(zhàn)略，因此越來越多的混合動力和純電動車型已經(jīng)上市。但是，重型長里程車輛的要求則大不相同。在這一市場，電池電氣化具有挑戰(zhàn)性，因為電池質(zhì)量和體積都非常大，導(dǎo)致有效載荷容量降低，車輛購買成本增加，并且由于充電時間長，運營效率下降。OEM車企正在考慮包括使用替代燃料在內(nèi)的一系列選擇。

　　"雖然生物燃料是朝著正確方向邁出的一步，但市場必須找到合適的零碳燃料來源，以實現(xiàn)其長期目標(biāo)。"迄今為止，氫主要用于燃料電池。但現(xiàn)在，其作為一種綠色能源載體正被廣泛采用，可用于平衡電網(wǎng)的能源需求，并可迅速應(yīng)用在經(jīng)過耐用性驗證的內(nèi)燃機中，為OEM車企能夠?qū)崿F(xiàn)未來的碳減排目標(biāo)。在重負(fù)荷卡車領(lǐng)域，氫能內(nèi)燃機（H2ICE）與通過燃料電池實現(xiàn)動力總成電氣化相比，具有許多優(yōu)勢：

　　需要基礎(chǔ)設(shè)施投資

　　阻礙氫能被廣泛采用的主要因素是缺乏足夠的氫能基礎(chǔ)設(shè)施。到2020 年底，國際能源署報告稱，全球有 540 個加氫站 （HRS），但并非所有加氫站都向公眾開放，其中一半加氫站在亞洲，35%在歐洲，其余大部分在美國。

　　然而，國際能源署表示，需要做出更多的努力來擴大氫能的生產(chǎn)規(guī)模，降低成本，并通過將傳統(tǒng)技術(shù)與CCUS（碳捕獲使用和儲存）相結(jié)合，以及通過水電解產(chǎn)生氫能，用低碳?xì)淠軄砣〈禾亢褪彤a(chǎn)生的高碳?xì)淠堋?/strong>

　　已經(jīng)在開展活動來糾正生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施的不足，投資也很強勁。例如，美國已經(jīng)開放了70億美元的資金，用于在全國范圍內(nèi)建立清潔氫能中心。這些被視為推動拜登政府到 2050 年實現(xiàn)近零碳排放目標(biāo)的核心動力。目前，107個加氫站中，大部分在加利福尼亞州，美國政府的目標(biāo)是到 2025 年在該州建立 200 個加氫站，預(yù)計到 2030 年將建立 1,000 個加氫站。計劃在東北部各州推出14個加氫站，隨著市場的擴大，加氫站將與車輛的推廣相匹配，促進(jìn)二者共同發(fā)展。

　　歐洲已承諾提供52億歐元的公共資金，預(yù)計將額外釋放70億歐元的私募基金，以支持氫能價值鏈的研究和創(chuàng)新、首次工業(yè)部署和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。根據(jù)歐盟氫能路線圖雄心勃勃的情景預(yù)計，到 2040 年，歐洲將有 15,000 個加氫站。

　　在中國，政府已發(fā)布了2021-2035年氫能長期規(guī)劃，將采用分階段的方法來發(fā)展國內(nèi)氫能產(chǎn)業(yè)和制造能力。來自中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 的預(yù)計，加氫站的容量將從2020年的85個增長到2035年的2,000個。

　　"將全球各地的承諾加在一起，到2040年，全球?qū)⒂?3,000個加氫站投入使用，以支持道路上預(yù)計越來越多的氫燃料電池和氫氣發(fā)動機車輛。"

　　氫內(nèi)燃機和潤滑挑戰(zhàn)

　　氫氣內(nèi)燃機技術(shù)適用于許多運輸領(lǐng)域，包括汽車、卡車、摩托車、船舶和鐵路，許多OEM制造商處于研究、概念驗證和產(chǎn)品商業(yè)化的不同階段。在重負(fù)荷卡車領(lǐng)域，包括達(dá)夫、康明斯、斯堪尼亞與Westport、MAN以及中國的濰柴、玉柴和一汽在內(nèi)的幾家OEM制造商都已宣布投資氫氣內(nèi)燃機。這意味著，隨著技術(shù)被逐步商業(yè)化，我們可以期待在未來幾年內(nèi)看到這些車輛出現(xiàn)在我們的道路上。

　　盡管氫氣內(nèi)燃機采用基于眾所周知的內(nèi)燃機驅(qū)動，但預(yù)計會出現(xiàn)許多潤滑方面的挑戰(zhàn)。

　　早燃

　　由于氫氣的點火能量非常低（氫氣0.017 mJ對比汽油0.24 mJ），因此可以通過燃燒區(qū)的熱點點燃。例如，這些熱點可能包括發(fā)動機部件上的熱表面、潤滑油衍生的沉積物和從活塞環(huán)噴射的潤滑油。

　　OEM制造商需要考慮多種設(shè)計策略，以最大限度地降低熱點的早燃風(fēng)險，包括燃料混合管理以及活塞和火花塞設(shè)計。同時，對于潤滑油配方人員來說，了解潤滑油構(gòu)成如何影響低速早燃和燃燒區(qū)沉積物非常重要。我們認(rèn)為，實現(xiàn)金屬、粘度和沉積物控制的適當(dāng)平衡對于確保將提前點火事件的可能性降至最低至關(guān)重要。

　　水分

　　氫燃燒產(chǎn)生的副產(chǎn)品是水。在發(fā)動機溫度被抑制的工況循環(huán)中，水會在油中積聚，這可能會帶來許多影響。

　　在開發(fā)階段就識別可能面臨水分累積風(fēng)險的工況周期和應(yīng)用是非常重要的。這將使已經(jīng)為乘用車混動系統(tǒng)開發(fā)的水分處理的化學(xué)結(jié)構(gòu)能夠在氫氣內(nèi)燃機應(yīng)用中進(jìn)行測試。我們認(rèn)為，配方設(shè)計人員必須專注于如何在水分含量高的情況下保持粘度控制，并評估如何有效使用抑蝕劑和乳化劑。

　　后處理

　　盡管與使用化石燃料的車輛相比，氫氣內(nèi)燃機需要的后處理要求降低，但仍需要NOx管理。此外，潤滑油成為碳?xì)浠衔?（HC） 和二氧化碳排放的唯一來源。

　　考慮到這一點，重要的是要監(jiān)測立法，以了解潤滑油排放的允許量，并評估降低的后處理要求如何能夠改變潤滑油配方的化學(xué)結(jié)構(gòu)。尋找控制潤滑油粘度和最大限度地減少與潤滑油相關(guān)的碳?xì)浠衔锖投趸寂欧诺姆椒▽⒊蔀槿藗冴P(guān)注的焦點。　　

　　燃油經(jīng)濟性

　　與傳統(tǒng)化石燃料相比，氫氣的能量密度降低，將增加燃料儲存所需的車輛空間。盡管氫能有可能成為零碳燃料，但對于希望在不增加燃料儲存的情況下延長車輛續(xù)航里程的OEM制造商來說，燃油經(jīng)濟性將變得很重要。

　　未來方向

　　氫能委員會是一項由CEO領(lǐng)導(dǎo)的全球組織，其長期目標(biāo)是通過氫能促進(jìn)清潔能源轉(zhuǎn)型。其表明，重型卡車由于其高里程和功率特性，預(yù)計將長期成為最大的氫氣消費者，到2050年需要110 MT的氫氣才能減少13 GT的二氧化碳。

　　顯然，隨著技術(shù)進(jìn)入市場，仍有許多工程、基礎(chǔ)設(shè)施和潤滑油配方挑戰(zhàn)需要解決。然而，氫氣內(nèi)燃機有可能為高負(fù)載、高使用、長途應(yīng)用提供低成本、零碳的解決方案，在這些應(yīng)用中，純電池的電動解決方案不能滿足運營要求，燃料電池技術(shù)可能在經(jīng)濟上尚未可行。隨著配備新型氫氣內(nèi)燃機發(fā)動機的車輛進(jìn)入市場，可能會出現(xiàn)要求與其特定需求相匹配的潤滑油的機會。