迎风臭十里的氨，是新能源车黑科技吗？

^{作 者 | 青山}

 

广汽集团在自家科技日活动上放了一个大招。

 

近日，广汽集团举办了科技日活动。外界从未想到一个传统车企会有如此多的黑科技。本次科技日中，广汽集团对外发布了飞行汽车——GOVE；广汽还打造了向车主开放的软件共创平台——广汽魔方场景共创平台。

 

 

 

广汽集团官微展示的氨能源发动机。

 

最受外界瞩目的，是广汽发布了以液态氨为燃料的首款乘用车氨发动机。据广汽官方介绍，这是氨能源首次被应用在发动机领域。与传统燃油车发动机利用汽油作为燃料相似，广汽的这台乘用车氨发动机，则是利用液体氨作为燃料来源，通过这一布局，广汽成为了国内为数不多布局氨能源的车企之一。

 

氨燃料发动机究竟是何方神圣？有人说纯电动是未来，又有人说氢能才是未来，如今又来了个氨能，到底谁才是未来新能源汽车的主流？

 

 

01 氨燃料是什么鬼？

 

 

氨的化学分子式是NH3，常温状态下是一种无色气体，易挥发，可燃。能燃烧这点非常关键，是氨能否作为能源的一个重要条件，挥发的氨气有一种刺激性臭味，有人精准的形容这种味道类似“臭鸡蛋+屁味”的混合味道。

 

别看氨没有氢或石油那么知名，却也是世界上产量最高的无机化合物之一。比如氨被常用于化学肥料，也广泛应用于化工、制药、制冷和食品等多个工业领域。目前全球八成以上的氨用于生产化肥。

 

氨对人类社会的运作至关重要，是世界上产量最高的无机化合物之一。全球目前每年的合成氨产量大约在1.8亿吨左右，其中约80%应用于化肥生产，其它则主要用于工业制冷剂以及生产多种工业原料。

 

虽说氨气可以燃烧，长期以来并没有被广泛视作一种常规能源形式。目前氨燃料主要被用于发电，在海洋运输业也有应用。

 

本平台之前的文章《中国拒绝氢汽车，居然因为这？》有提到，新能源车的发展路线不仅有纯电动化路线，也有氢动力这一分支路线，但是氢燃料被很多国家轻视，是因为氢燃料易燃易爆还不好储存，氨燃料可以算是和氢燃料平行的另一条分支路线。

 

首先氨气非常容易制作，德国化学家哈伯在100多年前就发现了大量制氨的方法，即200个标准大气压下，通过混入催化剂让氮气与氢气发生反应生成氨气，所以这种方法也被称作“哈伯法”，氨气燃烧后主要排放物是氮气和水，这十分符合清洁能源的要求。

 

另外，氨气也没有氢气那么易燃，在常温常压情况下无法燃烧，只有在纯氧环境可以作为燃料，相比于氢气，氨的爆炸极限范围更窄，沸点更高，发生火灾和爆炸的可能性更低。氨在一般环境温度下呈现液体状态，因此不需像氢气那样压缩，也不需要低温液化保存。

 

目前，一些货轮将氨气作为燃料，采用的方法是先将氨分解为氢气+氮气，然后利用氢气可以做为燃料电池的燃料，而氮气被排放到空气中并不会污染环境，因为自然环境中就存在着大量的氮气。

 

据广汽集团介绍，氨燃料发动机似乎并没有采用常规的方法，而是直接将氨作为内燃机的燃料。据媒体报道，广汽集团的资料显示，已开发出一款能够安全高效燃烧液态氨的2.0升发动机，其峰值功率输出为120千瓦（约161马力），与现有汽车引擎功率差不多，碳排放量可以减少90%。

 

据业内人士分析，广汽集团所说的“能够安全高效燃烧液态氨”其实并不是真正在燃烧纯氨燃料，里面必定要混入一定比例的其他碳基燃料，比如汽油。因为氨的不易燃属性决定了它燃烧时非常缓慢，导致输出的功率也不会太大，可能会达不到发动机功率的要求。

 

同时，我们应该看到任何事物都有两面性，如果氨燃料很完美，就不会在汽车工业这一百多年的历程中被人忽视了。氨燃料的缺点同样突出，氨燃料应用在汽车上，燃烧后会产生非常刺鼻的尾气，如果不加以控制，可能会出现汽车驶过，迎风臭十里的情况。

 

虽然氨燃料确实比较清洁，但是依然会排放出少量的“氮氧化合物”，这对自然环境来说也是有害的废气。所以广汽在科技日的宣传中特别提到了“碳排放量可以减少90%”，那10%应该就是指的这类废气。

 

此外，氨对钢铁等材质具有不太明显的腐蚀性，这对氨燃料汽车来说，对“油箱”材质有一定的要求。

 

 

02  氨燃料发展到那儿了？

 

 

其实，人类利用氨燃料和氢燃料一样久，早在1940年比利时就出现了使用氨燃料的公交车。

 

目前在运输业中应用氨燃料最广泛的，当属船舶行业。几年前挪威的船舶公司就宣布，研发成功10万载重吨的氨动力油轮Aframax；2021年3月，韩国的船舶技术株式会社也研发出了8000吨级氨燃料动力加注船；日本方面也有包括日本邮船株式会社、日本发动机株式会社、IHI株式会社在内的五家机构，共同开展“搭载日本产氨燃料发动机的船舶的开发项目”。

 

需要强调的是，日本是国际上首个提出氨能概念的国家，特别在福岛核危机后，日本更是开始加大对氨能源的支持力度，2021年10月，日本在第六版能源战略计划中首次引入氨能，提出到2030年，利用氢和氨所生产出的电能将占日本能源消耗的1%。

 

中国航运业当然也很早就对氨燃料表现出了兴趣，2022年3月，中国船舶集团有限公司旗下上海船舶研究设计院，宣布研发成功首款氨燃料动力7000车位汽车运输船，并获得了DNV（位于挪威的世界知名船级社和国际权威认证机构）颁发的原则性认可（AiP）证书。

 

但是，船舶上虽然广泛应用氨燃料，小型化的交通工具上应用氨燃料还是凤毛麟角。

 

总部位于美国纽约的一家名为Amogy的初创公司，就是以氨燃料为核心的卡车企业，主要聚焦于将氨燃料应用于拖拉机和货运卡车。

 

 

 

2021年，Amogy公司展示了一台应用氨燃料的拖拉机，但是这台拖拉机只是将柴油发动机作了简单的改造，拖拉机上安装的氨燃料附加设备相当突兀，此外，Amogy公司还在2023年1月展示了一辆应用了氨燃料的半挂卡车。但是，从展示效果来看，Amogy的技术并不成熟。

 

此外，日本在氨燃料领域也取得了不俗的进展。目前，三菱重工开发的4万千瓦100%纯氨燃料发电机，已经能将氮氧化物控制在100ppm（百万分之一）甚至10ppm以下，商业化潜力巨大。不过这种原型机的功率仍然太小，应用前景仍然不明朗。。

 

令人震惊的是，世界上还有公司期望将氨燃料应用在飞机上。澳大利亚的Aviation H2公司一直致力于将现有的喷气式飞机改造为氨燃料，并在2022年已经立项开始改装一架Jet-A喷气式飞机，并预计在2023年实现首飞。Aviation H2公司还计划在明年让一架9座的客机使用氨燃料飞行。

 

在中国，不止广汽瞄准了氨燃料这一赛道，一汽解放已经在氨燃料发动机上投入颇多。就在近日，一汽解放氨氢融合直喷零碳内燃机全球首发点火成功，这款氨氢融合直喷零碳内燃机是一汽解放在氨燃料商用化方面的一项重要突破。

 

虽然氨燃料发动机目前技术上还有一些不成熟，但是氨燃料的前景是十分广阔的。2022年12月，毕马威发布《绿氨行业概览与展望》报告预计，到2030年，全球绿氨市场规模将达到54.8亿美元，以2021年3600万美元的规模为基准，年均复合增长率高达74.8%。

 

2023年4月，《中国工程科学杂志》的《氨能应用现状与前景》论文也指出，目前全球多个大型绿氢绿氨项目正在推进，预测到2030年，全球宣布的绿氨项目年生产能力为1500万吨（为当前氨市场的8%）。

 

不管怎样，氨燃料作为节能减排的一个能源发展路线，已经来到我们身边。广汽和一汽解放等车企作为氨能源的先行者和验证者，保证了中国在氨能源路线上不为人后。

 

目前，氨要成为真正的可持续燃料，还需克服诸多瓶颈。比如，如何获得充足且低成本的氨，以及氨本身存在一定毒性和腐蚀性，使用过程中如何避免它对人体产生危害等等。