多方位开展富氢动力总成研发及产业化研究

根据目前国家政策层面对新能源汽车的定义，主要分为三类：纯电动汽车、插电式（含增程式）汽车系列）混合动力汽车和燃料电池汽车的主要特点是纯电力驱动。

这是中国特色新能源汽车发展的明确布局（经济路线）。

换句话说，纯电动就是纯电驱动的意思，没有任何歧义。

混合动力汽车也必须是电力驱动，燃料电池汽车也需要电力驱动。

本文介绍的富氢动力总成不仅可以用于新能源电动汽车，还可以用于传统汽车的转型升级。

其工业化具有巨大的政治和经济意义。

一、富氢和富氢动力总成的基本意义发展新能源和清洁能源汽车的主要目的是保持山绿、水清、空气纯净。

氢燃料电池汽车被认为是新能源汽车的最终模式。

甲醇是最理想的替代燃料，被认为是最值得期待的车用清洁能源。

理论上，甲醇可以直接在内燃机中燃烧，可以产生纯净的混合气体用于内燃机燃烧，还可以产生纯净的氢气供燃料电池发电。

甲醇的来源不是问题，特别是甲醇可以生产纯氢气，而且工厂制造技术已经非常成熟。

困难在于如何将纯净（99.99%）的氢气带入汽车？目前有三种基本方法：首先，将纯氢气压缩并装瓶到车辆上；其次，将氢气注入中间载体（液态）；三是车载甲醇制氢。

众所周知，纯氢气压缩瓶装在车上的安全措施成本极高。

与天然气相比，纯氢的储存、运输和加注技术难度极大。

以常理来说，可以想象，注入车用中间液的氢气比重是多少？众所周知，如何保证车辆执行工作所需的氢气量；众所周知，车载甲醇制氢不能直接采用工厂成熟的技术方案。

汽车要跑，所以基本上不可能把净化过程安排在汽车上。

目前最有产业化潜力的技术是车用甲醇制富氢，而不是甲醇制纯氢技术。

富氢是以氢气（H2）为主要成分、一氧化碳（CO）和甲烷（CO4）的混合气体。

甲醇的储存、运输和加注与汽油相同。

富氢可直接用于内燃机燃烧发电，或用于汽车发动机燃烧。

如果富氢动力总成能够研发成功，其产业化经济效益将难以想象。

首先，甲醇的运输、储存和加注不存在困难。

车载甲醇制富氢的探索，为甲醇作为汽车燃料开辟了新途径；第二，多年来甲醇直喷车用内燃机（发动机）技术，并没有在产业化上取得突破，长期处于犹豫状态，但已经积累了很多技术和经验。

3、富氢动力总成研发的基本途径是根据车用内燃机（发动机）的基本燃烧特性，总结直接向车载内燃机（发动机）喷射纯甲醇（纯氢）的技术路线的缺点。

内燃机（发动机），同时保留其优点。

大力攻克制氢及富氢燃烧核心技术、掌握关键技术、培育配套技术。

2、发展富氢动力总成的三个基本原理 1）甲醇制氢原理：根据热力学，甲醇裂解是一个吸热反应过程。

甲醇（CH3OH）在催化剂和一定温度的作用下生成C-H（吸热过程反应），C-O键的催化活性和C-C键的偶联反应实现甲醇裂解成氢气（H2）和一氧化碳（ C0)（反应式：CH3OH→COH2）。

注：由甲醇产生的气体不是纯氢气，而是含有一氧化碳（CO）和伴生甲烷（CH4）的富氢。

这种富氢必须净化到（99, 99%）才可以满足燃料电池模块的发电要求。

即使有净化车内氢气的技术，车内的一氧化碳（C0）和伴生的甲烷（CH4）如何处理？另一个问题。

富氢中的氢气（H2）、一氧化碳（CO）和伴生甲烷（CH4）三种成分都是可以燃烧的气态燃料。

基于这一原理的实践告诉人们：①液体甲醇采用工厂生产技术可以生产纯氢气（%），这是一项非常成熟的技术； ②内燃机可以直接燃烧甲醇或氢气来做功，但目前技术还不成熟，无法满足汽车的动力要求。

③燃料电池发电需要纯氢气（99.99%），车载甲醇产气富含氢气。

一、船上如何净化？即使净化技术有所突破，车内的一氧化碳（C0）和伴生的甲烷（CH4）又该如何妥善处理呢？ 2）富氢比能量提升原理众所周知，汽车内燃机（发动机）产生的热量1/3用于做功，1/3用于冷却降温，1/3用于冷却。

通过废气排放到外部，因燃烧不充分而被浪费。

这种流出的能量可以用来增加甲醇的热值吗？目前常规技术下，甲醇热值低（汽油的40%），直接燃烧比汽油增加消耗??60%。

这是造成甲醇汽车推广困难的一个关键点。

一些地区大力推广甲醇直燃汽车，其经济性甚至不如传统汽车，继续推广没有意义。

利用内燃机（发动机）的热废气能量裂解甲醇生产富氢，不仅充分利用了废气能量，而且提高了其能量比能。

利用这一原理开发出富氢动力总成并安装在车辆上后，经权威检测机构检测表明：①裂解后的甲醇热值比直接裂解而无需热废气提高27%以上; ②燃烧富氢效果明显更好，是以单一纯氢或单一甲醇为基础的直接燃料； ③间接提高甲醇比能，接近汽油比能，具有产业推广的技术基础。

3）精确燃烧特性控制原理：利用智能控制ECU技术对富氢生产过程进行精确特性控制，优化富氢混合比例，实现富氢稀薄燃烧，接近燃烧水平汽油发动机，排放水平能满足国家对发动机的要求。

排放要求。

在保证内燃机动力性的基础上（不同工况），提高其经济性，同时降低内燃机排放等，保证传统内燃机排放达到或超过国V标准。

燃烧精确表征控制原理如下： 3、富氢动力总成实际安装后的性能指标 ①甲醇热值较裂解前增加27%以上。

②甲醇裂解气含有H2、CO、CH4可燃混合气体，产气率高达95%以上。

④ 甲醇裂解气混合汽油发动机功率保持在95%以上； ④用%甲醇替代汽油，达到节省%汽油的要求。

4、富氢动力总成研发三大技术甲醇汽车是世界各国政府的方向和目标。

世界各国（包括我国）政府、企业和私人几乎一致将精力集中在汽车应用上，如氢能汽车（含液氢、压缩氢、氢包、氢燃料电池等）、燃料电池等.）、纯甲醇汽车、醇油混合汽车、醇氢汽车、醇油氢（裂解气）汽车等，形成了甲醇汽车研发和应用的“热点”。

成功开发富氢动力总成需要众多技术，可概括为“核心技术、关键技术、支撑技术”三类。

1）富氢动力总成小型化是“核心技术” ①甲醇裂解气生产（包括可燃氢气、一氧化碳、甲烷）设备必须小型化（小型化）。

② 车载燃气生产必须符合其汽车实用标准。

主要指标包括产气率高、供气充足、低温裂解、响应速度快； ③富氢动力总成必须稳定并具有长时间工作的能力，并且必须超越传统发动机的关键指标。

2）富氢动力总成是基于发动机动力系统的研究。

这些都是“支撑技术”。

为富氢动力总成的发展，开发了发动机动力、ECU控制系统、发动机验证和各种动力系统参数标准等系统的关键技术。

支撑技术。

在没有动力系统研究技术支持的情况下，如果仅采用淘汰的化油器型通过虹吸（负压）方式供应甲醇裂解气，与真正的甲醇汽车或甲醇车载制氢的新能源汽车有所不同或醇氢车辆。

千里之外，甲醇车载制气若要推广应用，发动机动力系统技术必须进一步提升。

3）自动控制系统（ECU）是“关键技术”。

汽车的“甲醇车载制氢供氢”控制系统、发动机动力系统控制以及与整车控制系统有效匹配的综合自动控制系统（ECU）技术，是富氢动力总成的“关键技术”。

4、富氢动力总成系统技术权威介绍。

本文介绍的富氢动力总成是上述“核心引进、配套技术、关键技术”的集大成者，具有较高的权威性，体现在其科学性、先进性和实用性。

①是以华科科技大学动力系江彦坤教授为首的30余名博士生导师、博士、高级工程师组成的科研团队多年的科研成果。

实现了两大关键技术群的突破，即：包含九项单项和综合（专利）技术组“快速、高效、稳定的燃油改性技术及装置”技术突破，十多项单项和综合（专利）技术突破“醇氢混合燃料动力驱动关键技术”技术群。

② 是年度湖北省十大科技事件之一，目前人气指数为数万人投票。

作为前沿汽车先进制造和动力关键技术，已成为全球新一轮科技革命和产业革命的重要驱动力，实现新能源汽车“甲醇经济”创新发展的最终目标。

能源汽车产业及其广泛应用的产业革命。

重要方向。

因此被誉为行业“颠覆”的最新重大成果，成为新能源汽车及相关应用领域发展迈向产业应用的转折点和兴奋点！ ③天津大学内燃机国家重点实验室副主任谢辉（教授、博士生导师），同济大学汽车学院教授、博士生导师吴志军，湖北省汽车工程学会理事长吴家贤（教授级高级工程师、原湖北省机械厅总工程师）对这一重大科研项目给予了高度评价，并纷纷撰写了推广推荐信。

他们认为这是一项“颠覆性技术创新”成果，建议政府大力推广应用。

④新华社国际问题研究中心主任何俊辰高度评价这项技术是我国乃至世界新能源汽车的“颠覆性创新和突破”！他大胆预言：中国新能源汽车真正的希望在武汉！ ⑤新华社《内部参考》二期于2015年1月5日发表文章《我国首创醇氢汽车节能减排效果明显有待推广》，文章直发中央领导。

5、富氢动力总成是新能源汽车增程器的最佳选择之一。

由于动力电池比能量的瓶颈尚未解决到位，目前纯电动汽车的续驶里程无法与传统汽车相比。

它们必须全面取代传统车辆。

，目前还无法看到。

即使应用于公共交通等特定行业，成本仍然很高。

如果政府不支持，就不可能得到推广应用。

氢燃料电池汽车才刚刚起步。

在开机演示过程中，大部分技术问题尚未解决，这里不再讨论。

目前插电式（增程式）混合动力汽车基本上直接采用小型汽油（柴油）内燃机作为增程器的动力源。

内燃机本身的汽车环保指标不符合标准。

与汽车相比，它只使用动力电池。

通过外部充电，增加电量消耗，降低整车油耗。

笔者的研究结论是，富氢动力总成是新能源汽车插电式（增程型）混合动力汽车增程器的最佳选择。

与目前的增程器相比，富氢动力总成具有以下优势：①节油率可达到%，实现插电式混合动力汽车零排放的目标，比现行政策要求的40%高出60%。

%。

②富氢动力总成是发电机的动力源。

无论车辆工况如何变化，它都能保持内燃机在最高效率区工作。

当前国家推广新能源汽车的政策有利于替代目前插电式混合动力汽车的增程器； ③ 富氢动力总成取代了电动混合动力汽车的增程器，降低了制造成本和车辆运营成本。

燃料成本降低 80%。

汽车制造商的积极性有所提高。

他们的插电式（增程式）电动汽车不仅可以享受政府补贴红利，还可以提高利润率。

。

总之，富氢增程器的出现将成为我国新能源汽车推广尤其是插电式（增程型）混合动力汽车大规模发展的巨大推动力。

全年新能源汽车产销总量将达到1万辆的目标。

将提前实现。

随着富氢增程器的出现，我国新能源汽车插电式（增程式）混合动力商用车不仅将出现电动公交车、电动道路乘用车的大规模增长，大中型汽车也将出现大规模增长。

大小的电动卡车。

市场并将继续增长。

6、富氢动力总成研发成功，有助于加快清洁能源汽车推广。

1）甲醇是清洁能源之一，被认为是可再生循环中可替代石油的最可靠、最有价值的资源。

①煤炭可生产甲醇（氢能），将有效推动煤炭产业转型升级。

将为陷入困境的我国煤矿和煤炭工业带来重大战略发展机遇，为煤矿和煤炭工业创新新理念、新出路、新效益，形成新的经济增长点。

②煤炭可生产纯甲醇，可有效替代汽油作为汽车等动力设备的清洁能源。

它可以减少对石油的依赖并减少空气污染。

③富氢动力总成将酒精变成可再生循环利用的最清洁能源，“变废为宝”成为提高清洁能源的最佳途径。

工业生产中产生的大量甲烷、瓦斯、煤尘等废弃物成为甲醇生产最廉价、最有价值的原料。

大气中的二氧化碳（CO2）可用于生产合成甲醇，已成为取之不尽、用之不竭的廉价生产原料。

七、富氢动力总成产业化的总体目的和基本思路 1）总体目标：以富氢技术在新能源电动汽车中的应用为产业化的起点，以富氢技术的应用为目标以清洁能源汽车为产业化起点，以将传统发动机改造为富氢发动机为使命，将武汉建设成为国家新能源汽车和清洁能源汽车研发生产中心。

2）基本思路：①利用国家促进电动汽车发展的政策，利用富氢动力总成替代目前插电式（增程型）混合动力汽车的增程器，实现年产5~10台； ② 借助国家推广清洁能源汽车的政策，利用富氢动力总成对传统（汽油、菜籽油）发动机进行改造升级。

2020年开始市场推广，2018年公司实现5至10套； ③利用国家对新技术的支持对汽车降低油耗提出严格要求，积极参与搭载富氢动力总成的新能源和清洁能源汽车的开发，积极开拓市场，2019年启动品牌推广， 2019年市场推广，2020年实现3至5套，每年实现50至80套； ④实现市场上不同规格富氢动力产品系列化，占国内商用车市场1%以上。

年前，国内商用车市场占比已超过10%。

3）富氢动力总成推广基本路线第一步是在10米、12米新能源客车上推广。

这辆公交车是一个很好的品牌宣传载体。

政府和老白晓都很关心，没有政策（标准）门槛；第二步是10米、12米清洁能源公交车。

目前，这些公交车有大量天然气库存。

公交公司有基地的天然气加气站（加油站）可供借用。

对现有公交车进行技术升级改造，须经当地主管部门批准。

三是积极参与富氢动力总成地方、行业、国家标准制定，引领标准的科学实施、先进性、适应性。

八、富氢动力总成应用于新（清洁）能源汽车的现实意义和历史意义 1）发展新（清洁）能源汽车的基本目的 （1）节能减排：保护环境是人类共同的责任世界的义务。

发展新（清洁）能源汽车最重要的是环保效益。

（2）减少对石油的对外依赖：汽车工业的发展事关能源安全问题。

对石油的依赖是一个非常严重的问题，关系到国家的稳定和安全。

目前我国石油进口占总消费量的60%以上，其中55%-60%的石油消费用于交通运输行业。

因此，开发新型（清洁）汽车以减少国家对石油的依赖将有助于遏制世界石油价格的上涨。

如果中国的汽车保有量持续增长，新能源汽车的使用可以在一定程度上缓解甚至彻底解决这个问题。

（3）发展我国汽车工业：由于我国汽车工业起步较晚，在实力、技术等方面缺乏国外的优势，因此我国始终处于竞争劣势。

发展能源汽车可以使我国汽车工业以另一种方式发展成为世界一流产业。

目前中国每千人拥有汽车不足一辆。

与欧美、日本等发达国家每千人汽车保有量超过1000辆相比，我国发展汽车任务繁重，无法长期依赖国外核心技术。

中国可以像第二次工业革命的成功国家一样，抓住中国机遇，快速实现现代化，朝着实现伟大目标迈出坚实的一步。

2）富氢动力总成是发展新（清洁）能源汽车的重要抓手。

中国政府发展新能源汽车已上升为国家战略。

实现10万亿产值规模的目标已经确立。

能源汽车必须成为国家支柱。

产业任务已下达，我国新能源汽车发展技术路线图已出炉。

纯电动汽车、燃料电池汽车、插电式（增程式）新能源汽车以及以甲醇汽车为代表的清洁汽车是车辆层面的概念。

在新能源汽车技术层面，建立了以“纯电驱动”为核心的具有中国特色的发展模式。

核心是（动力电池+电机）。

中国特色清洁能源汽车发展模式仍在探索中。

目前有（甲醇+发动机）、（氢气+发动机）、（混合气+发动机）、（其他气体+发动机）等多元化模式。

经过研究，笔者认为：①中国特色清洁能源汽车的发展模式将以（富氢+发动机）为核心动力总成模式。

② 在我国新能源汽车动力电池比能量真正突破之前，以“富氢动力总成”为核心增程器的插电式电动汽车将成为我国新能源汽车的主力军。

③富氢动力总成不仅将成为我国新能源汽车发展的重要抓手，也将成为我国发展以甲醇汽车为代表的不可替代清洁能源的重要推动者。

3）富氢动力总成引领新（清洁）能源发展，将产生“海量”经济效益。

① 富氢动力总成安装在车辆上后，可达到1升甲醇（气）替代1升汽油的实际效果。

粗甲醇（纯度75%左右）市场均价约为0.8-1元/升；精制甲醇（纯度99.99%）市场平均价格为每升2.1元左右，汽（柴油）油为5-6元。

因此，甲醇的价格比汽油价格下跌了61%-80%。

不难知道，如果该项目的技术改造仅应用于全国近2亿辆现有汽车（不包括国际汽车），每年将产生数百亿元的经济效益，年产量将达数百亿元。

制造业新增数千万辆汽车，每年将产生数千亿元的经济效益。

②富氢动力总成将增强中国汽车的国际竞争力并走向世界。

以富氢动力总成为核心技术，将引领世界新（清洁）能源汽车新潮流，形成塑造国际竞争新优势，实现中国汽车产品向中国汽车品牌的转变，完成“中国汽车品牌”战略。

推动我国从汽车产销大国转变为汽车强国。

任务; 3）富氢动力总成将发展许多相关的新产业经济链 ①改造煤炭，创新煤制甲醇产业链； ②“变废为宝”，创新“废”甲醇制造产业链。

例如，甲烷、粉煤灰、天然气、木材、农作物秸秆和生活垃圾等可以实现工业、农业和城市生活中制造甲醇的一系列产业链。

③利用大气二氧化碳制造甲醇的产业链还可以减少大气“温室效应”。

④新型甲醇供给新物流（商贸）产业链。

⑤带动其他产业发展。

如船舶（含船舶）、坦克、装甲车、战车、动力保障等军事方面、机械装备、内燃机发电厂、钢铁、殡葬等诸多领域。