2024 IAA：零碳排放！ “氢”能当先
“引领、变革、即刻Leading.Change.Now.”、“Together Towards Zero共同向零排放 零事故迈进”、“Future Energy Hub未来 能源 中心”、“Zero Emissions零排放”...这是2024 IAA德国交通运输展上，各大顶尖商用车巨头，动力系统供应商的展会主题。如果你仔细留意，在未来全球实现交通运输的可持续性发展上，这次汉诺威展会上已经给出了更为清晰的答案--“Zero Emissions零排放”。
而将这些顶尖巨头链接在一起，实现零排放的路径正是氢能源。那么，接下来我们一起看看这些新车是如何实现“氢”装上阵。
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全球共识 氢燃料、氢内燃机
氢气，作为世界上最清洁的燃料，在商用车未来的运输之路上，发挥着至关重要的作用，其也是未来物料运输装备实现零排放Zero Emissions的关键所在。从2024年汉诺威商用车展（IAA TRANSPORTATION 2024）来看，氢气目前在商用车领域主要应用集中在氢燃料电池以及氢内燃机之上，二者有什么区别呢？
首先，在此次汉诺威车展上，出场次数最多的一定是氢燃料电池重卡。正如，奔驰Actros Genh2氢燃料重卡，两个特殊的液态氢储罐和一个特别强大的燃料电池系统是实现高载重量和长续航里程的关键，它们是奔驰GenH2卡车的核心。
奔驰Actros GenH2氢燃料电池卡车的两个不锈钢液态氢储罐，具有特别高的储存能力，总共储氢容量达80公斤。在实测中，GenH2氢燃料电池重卡实现了单次加注续航1047公里的成绩，堪称顶尖。
而且，这台奔驰Actros GenH2卡车采用的是液态氢储能方案，也是我们目前在汉诺威展台上看到唯一一台采用液氢的氢燃料电池卡车。由于液氢相对能量密度更高。因此，它可以携带更多的氢气，这有助于延长车辆的续航里程，并使其性能与传统柴油卡车相媲美。
在沃尔沃卡车的展台，除了全面的展示其新一代Volvo FH Aero以及电动化产品之外，更是展出了一款FH fuel cell测试车型。没错，这也是一款氢燃料电池车型，而并非概念车型。
早在2022年，沃尔沃就已经首次展示了燃料电池卡车。2023年，沃尔沃除了在公共道路测试之外，更是在极寒条件下，对氢燃料电池卡车的各项性能进行了严苛的测试，后续随着验证测试的进一步完成，将逐步推向市场。
接下来，我们把目光转移到“氢燃料电池”，它究竟是什么？为何成为了汉诺威氢能商用车领域中的一大主流。
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氢燃料电池 原理简析
首先，氢燃料电池/电堆与氢内燃机有本质上的区别。氢燃料电池是一种能量转化装置，它可以将氢燃料通过化学反应转化为电能，类似于电化学发电装置，因此被称为燃料电池。
氢燃料电池的结构主要由三个组成部分：阳极、阴极和电解质。其中，阳极和阴极涂有催化剂，常用的是铂、钯等贵金属，能够帮助电化学反应加速进行。电解质则通常采用质子交换膜或固态氧化物。氢燃料电池组是怎么发电的呢？其实可以理解为“电解水”的逆反应。
其主要工作原理为，在氢燃料电池组的阳极板输入氢气，在催化剂的作用下，氢分子被分解为带正电的质子（H+）和带负电的电子（e-）。分解后的质子可以通过质子交换膜（PEM）到达阴极板，而负电的电子（e-）无法穿过质子交换膜，只能从外部电路从阳极流向阴极，这样电子的移动就形成了电流。
而电子流向阴极板后，氧气从空气中进入燃料电池并与质子和电子发生还原反应，生成水。因此，这里氢燃料电池组的另一个优势就出来了，排放物只有水和一定的热量。
正因如此，反应过程中，电子在外部电路移动的过程中就产生了电流。这部分电流经逆变器、控制器等软硬件的协同后，最终会流向氢燃料电池卡车的电驱桥，从而为车辆提供动力。
简而言之，氢燃料电池卡车的核心就是氢燃料电堆，它并不能直接为卡车提供动能。在卡车上，它更像是一个“化学发电机”，将氢气中的化学能转为电能，工作过程不涉及燃烧，更不会存在内燃机做功过程中的机械摩擦损失和热量损失，因此，它的能量转化率通常可以更高。
相较于传统的纯电车型而言，氢燃料电池卡车在续航里程上更有优势，且加注更加方便。更为重要的是，氢燃料电池卡车的排放物只有水和一定的热量，因此，它是未来实现零碳排放的关键路径之一。
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氢内燃机 燃烧做功
在此次展会上，氢燃料电池并不是零碳排放唯一解。在曼恩商用车的展台上，零碳排放的MAN hTGX牵引车 出现了。这款车采用了MAN H4576型直列六缸氢气发动机，排量16.8升，能够输出520匹马力及2500牛米扭矩，最大扭矩区间覆盖900转至1300转。
在中国重汽的展台上，氢能技术的应用更是展现的淋漓尽致，除了C9H FCEV氢燃料牵引车之外，黄河X7以更新的姿态站在这个全球舞台之上，最核心的这是一台搭载氢内燃机的超低风阻重卡。动力系统上采用的是来自潍柴的WP15-H2-ICE氢内燃机，排量14.56升，输出功率395千瓦（约合530马力），最大扭矩2700牛米。
菲亚特XCURSOR 13氢内燃机
氢燃料发动机相对更好理解，其主体以传统内燃机为基础，通过改变燃料供应系统、喷射系统以及燃料等，燃烧氢气产生动力，从而驱动车辆的行驶。可以简单的理解为烧氢气的发动机。其最大的优势同样是基于“氢气”来实现零污染、零碳排放。
康明斯X15氢内燃机
正如此次，康明斯展示的X15H氢内燃机一样，其主要是基于康明斯HELM多燃料平台所打造。其发动机采用了通用的基础机架构，即缸盖以下部分采用了大量通用零部件，而缸盖上部分则根据不同燃料特性配备不同的零部件，从而实现不同燃料的运行。
至此，氢燃料电池卡车与氢内燃机的原理、区别就比较清晰了。
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零碳排放 谁是主流？
二者优劣呢？可能这就需要从多个维度来权衡。与燃料电池相比，氢内燃机本质上还是属于内燃机，其技术难度和成本控制都要比氢燃料电池更有优势，同时还继承了柴油发动机可靠耐用的出色表现，有着良好的燃料适应能力，后期维保也可以利用现有服务体系，
而氢燃料电池技术线路由于需要更新整套驱动系统，包括氢燃料电堆、储氢装置和电驱桥。甚至氢燃料电堆，需要更为复杂的质子交换膜、电极以及氢循环泵来作为支撑，相较之下，无论是技术门槛还是制造成本都远高于氢内燃机。
但同样，它的优势也很明显，其氢燃料电池的整体能量利用率比氢内燃机更加高效，从长远来看，其能耗成本更低，在长期运营过程中更具优势。
整体而言，二者其实更多的是互补关系，它们都有对应的运营场景和目标市场，二者并驾齐驱，何尝不是一种可能？至于未来市场会做出什么样的答案，我们把它交给时间。
--结语--
从国内的发展来看，氢燃料电池处于高速发展的阶段，但同样面临一定的制约。从技术上而言，我国申请的专利技术相对较少，主要集中在电极、催化剂和质子交换膜的燃料电池技术方面，而在高压储氢、氢循环泵等部件上对海外供应链依赖度相对较高。不过，在以电能技术为首的新能源产业上，我国处于世界领先水平是不争的事实，一些关键技术的突破只是时间问题。
整体而言，无论国内还是国外，氢燃料电池车型、氢内燃机正在飞速发展的阶段，在未来全球实现低碳、零碳运输的背景下，这是趋势也是定式。
