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• | 用好“曾被废弃的氢能” |
• | 寻求具有挑战精神的公司! |
11月17日,超级耐力赛2024的最后一场决赛在富士国际赛车场(静冈县小山町)举行。
由于比赛出现了2次红旗,4小时的赛程中将近一半的时间都处于被迫中断状态。无疑,对于车手们来说这场决赛颇具挑战与艰辛。但即便如此,ROOKIE Racing车队的1号车,中升ROOKIE AMG GT3(鹈饲龙太/朱利亚诺·阿莱西(Giuliano Alesi)/蒲生尚弥/片冈龙也)仍然夺得了综合冠军!扭转了排名第3位的不利开局,成功卫冕冠军。
摄影:三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY。
而32号车“液态氢COROLLA”ORC ROOKIE GR Corolla H2 concept,自5月的富士24小时耐力赛开始,采用了高体积效率的椭圆储氢罐和提升耐久性的液态氢增压泵。
在这场艰苦的比赛中,尽管由于赛事中断等问题未能实现车队最初设定的“停站3次”目标,却达成了本赛季中的首次跑完全程成就。而且随着续航里程的提高,液态氢COROLLA还实现了与燃油车相同的2次停站,直至比赛结束。
摄影:三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY。
虽然2024年赛季已落幕,但研发工作并未停歇。以不断进步为目标的研发团队,在比赛期间还宣布了招募新伙伴的消息。
GR车辆研发部 伊东直昭主查(氢燃料发动机项目总监)
2021年和2022年,我们决定使用气态氢,在比赛中锻炼氢燃料发动机和车型。短短的两年内,便使气态氢燃料发动机汽车性能发展到了堪比燃油发动机汽车的程度。
从2023年开始,我们又将研发重心转向了氢能搭载技术,为实现续航里程的延长,开始转而采用液态氢。
我认为2023年和2024年,是巩固储氢罐和增压泵等液态氢技术基础的研发“前半阶段”。
今后,面对研发挑战即将步入“后半阶段”,技术难度将进一步提升。因此,我们希望能集合日本全国的技术力量,期待更多志同道合的伙伴的加入。
Morizo车手,即丰田章男会长曾明确表示过自己的主张:“汽车运动好比是一个公开的实验室”“推动实现氢能社会落地需要降低参与门槛”。
为改变人们对“氢易爆炸”这一刻板印象,他亲自手握方向盘驾驶氢燃料COROLLA汽车参赛,致力于“扩大朋友圈”的宣传工作。
本期丰田时报,将聚焦研发团队面向下个赛季,通过“扩大朋友圈”整合了哪些技术,并详细介绍研发项目的未来蓝图。
正如此前我们多次介绍的,液态氢COROLLA采用的燃料是-253°C的超低温液态氢。它在一个具有真空双层结构,即“保温瓶结构”的氢储存罐中保温,以此维持其液态的状态。
然而,液态氢增压泵等连通氢储存罐的各个零件在运转时会产生热量,导致液态氢逐渐蒸发,形成“蒸发气体(氢气)”。
在行驶过程中,氢储存罐里的燃料温度会增加,导致蒸发气体越来越多。迄今为止,我们一直选择采用安全的方法来处理这些气体,例如使用催化剂将其转化为水,但这样做会减少作为燃料的氢能,造成能源浪费。
在伊藤主查所描述的“后半阶段”中,工作人员将研究如何减少蒸发气体,并利用和处理好它。
与此同时,公司决定召集在“利用”和“处理”技术方面具有优势的同伴。
上图为“利用”和“处理”蒸发气体的技术。①、②部分利用氢能,而剩余的氢能将得到处理。
【利用技术】①通过自生增压器压缩燃料
自生增压器是一种无需使用电力或其他能源即可为燃料增压的装置。在蒸发气体的状态下,压力很低,发动机无法直接使用该氢能。
研发人员的目的是将这些氢能再次变为燃料,因此他们通过自生增压器将压力提高2至4倍,以此作为辅助。
目前世界上还没有可以安装在汽车上的氢能用自生增压器,但针对这项技术的挑战已经开始。
上图为自生增压器。左侧仪表盘上显示的压力是增压后的压力,右侧显示的是增压前的压力。
【利用技术】②通过燃料电池堆发电
与诸如MIRAI等FCEV(氢燃料电池车)所使用的大型燃料电池堆不同,现在工作人员正在研发小型轻量化的燃料电池堆。
自生增压器中无法使用的蒸发气体与空气中的氧气发生化学反应,从而产生电能。
他们的想法是将其用作输送液态氢增压泵的能源,从而提高车辆整体的能源效率。
上图为小型燃料电池堆。它不是车辆行驶的直接动力,而是用于驱动增压泵和其他与液能有关的装置。
【处理技术】③利用催化剂转化为水蒸气
自生增压器和燃料电池堆未使用完的剩余氢会通过催化剂转化为水蒸气,并安全地排放到车外。
催化剂。虽然传统汽车也已经配备,但仍在追求进一步的改进。
通过加快这三项技术的研发速度,力争在下个赛季将其投入赛事,为此,必须扩大朋友圈。
此外,关于先前未进行说明的减少蒸发气体的解决方法,是在2023年5月公布的“超导技术”。
超导是指在极低温环境下电阻变为零的现象。目前,如果能将安装在储氢罐外部的泵驱动部分和电机主体置于零下253℃的储氢罐内部,由于电阻的消失,就可以用比现在更小、更轻的电机驱动泵运行。
据称,该方法还可以消除贯穿储氢罐的热量传入路径,有望将蒸发气体减半。
这项超导技术以下一赛季的实用化为目标,正在加快推进研发。
伊东主查
2022年,尽管当时搭载液化氢燃料发动机的汽车尚未完成,我们仍然在赛道现场进行了技术展示,以表明“我们想实现这样的目标”。
“由于技术不足,请大家提供帮助”“加入我们的队伍吧”,通过向众多企业寻求合作,仅用一年时间,我们就让搭载液化氢燃料发动机的汽车成功落地行驶。我们希望这次也能做同样的事情。
关于丰田追求的形态,伊东主查这样描述。
世上还有许多技术是空白,丰田期望新伙伴提供的是技术力?还是品质?还是成本?负责该项目的山本亮介主管提出了这样的期待:
山本主管
我们正在寻找具有挑战精神的伙伴。成本等问题可以之后解决,首先希望与大家一起积极参与新的尝试,提高研发的速度。
液态氢COROLLA项目是拓展碳中和选项的重要一环,自最终赛以来,已经有多个企业和团体联系丰田。
我们正在加快扩大朋友圈的步伐,以迎接下个赛季的巨大进化。