JCB為大型機器生產(chǎn)柴油發(fā)動(dòng)機，但現在正尋求轉變，以實(shí)現更清潔的未來(lái)。為此，該公司正在為其大型機器研發(fā)燃氫發(fā)動(dòng)機。

氫可以通過(guò)燃料電池來(lái)發(fā)電，在燃料電池中，氫可以用來(lái)為馬達提供動(dòng)力。一些公司已經(jīng)探索用這種方式來(lái)為汽車(chē)和卡車(chē)提供動(dòng)力。JCB最初也在研究氫燃料電池，但發(fā)現它們不能很好地提供建筑機械所需的瞬時(shí)高功率。相反，該公司開(kāi)始探索使用氫在其他相當傳統的內燃機中燃燒。其他公司也在探索這一概念，豐田甚至在一個(gè)賽車(chē)運動(dòng)項目中研究了這項技術(shù)。

氫是一種有用的燃料，因為它的燃燒非常清潔。就氫和氧化學(xué)反應的直接產(chǎn)物而言，唯一的副產(chǎn)物是水。當然，當氫氣在空氣中高溫燃燒時(shí)，反應確實(shí)會(huì )產(chǎn)生一些氮的氧化物。不過(guò)總的來(lái)說(shuō)，氫燃燒產(chǎn)生的排放物要比燃燒化石燃料清潔得多。這都是因為沒(méi)有碳，也就是說(shuō)反應不會(huì )產(chǎn)生二氧化碳。

為了制造氫燃料發(fā)動(dòng)機，JCB從現有Dieselmax車(chē)型的下半部分開(kāi)始。油底殼和缸體是相同的柴油動(dòng)力模型，作為冷卻系統。這款氫燃料發(fā)動(dòng)機還使用了常規的可變幾何渦輪。然而，在頂部，發(fā)動(dòng)機是完全不同的。有一個(gè)新的氣缸蓋和噴射系統，設計用于噴射氫氣而不是柴油。發(fā)動(dòng)機也必須修改為火花點(diǎn)火，而不是壓縮點(diǎn)火，因為氫氣最適合前者。同樣，柴油燃料箱也沒(méi)有了，取而代之的是5個(gè)1公斤重的氫氣儲存罐，由鋁和碳纖維制成。

值得注意的是，燃氫內燃機的工作原理與火花點(diǎn)火式汽油發(fā)動(dòng)機基本相同。就像汽油發(fā)動(dòng)機可以轉換為使用液化石油氣一樣，它們也可以轉換為使用氫燃料，只要改變噴射器就可以了，盡管由于感應效率低，功率更低。設計一種專(zhuān)門(mén)用于氫燃燒的直噴發(fā)動(dòng)機可以解決這個(gè)問(wèn)題，理論上可以生產(chǎn)出比同等尺寸的汽油發(fā)動(dòng)機多20%的動(dòng)力。其他適應氫動(dòng)力的改進(jìn)，如硬化閥和特殊的火花塞，有助于延長(cháng)壽命和提高燃燒質(zhì)量。

至于柴油發(fā)動(dòng)機，要轉換成氫動(dòng)力就不那么容易了，因為氣態(tài)燃料不適合壓縮點(diǎn)火。然而，如JCB證明的那樣，如果制造得當，類(lèi)似大小的氫動(dòng)力發(fā)動(dòng)機的功率和扭矩可以與柴油發(fā)動(dòng)機相當，甚至可以共享基本部件。

JCB的發(fā)動(dòng)機仍在測試階段，其目標是在2023年底前開(kāi)始發(fā)動(dòng)機的預生產(chǎn)，應用于其建筑和農用車(chē)。與此同時(shí)，盡管燃燒氫比燃燒化石燃料更清潔，但該技術(shù)在廣泛采用方面仍面臨一些障礙。

除了清潔氫氣生產(chǎn)和氫儲運配套不完善等問(wèn)題外，氫內燃機的另一個(gè)主要問(wèn)題是效率。氫燃料汽車(chē)的井-輪效率只有20-25%左右，與氫燃料電池汽車(chē)的25-30%相比差一些。這主要是因為與燃料電池相比，內燃機的損耗更大。然而，與電動(dòng)汽車(chē)相比，由于在提煉和運輸氫燃料過(guò)程中損失的所有能量，損失更大。相比之下，一輛類(lèi)似的電動(dòng)汽車(chē)的效率可高達80-85%。最終，燃燒氫的汽車(chē)的效率與燃燒柴油的汽車(chē)差不多，盡管其好處是排放的廢氣要清潔得多。

總的來(lái)說(shuō)，如果世界要達到凈零碳排放的目標，幾乎所有燃燒化石燃料的機器都需要轉變?yōu)楦鍧嵉牟僮鞣绞?。對于長(cháng)時(shí)間從事繁重工作的機器來(lái)說(shuō)，電力驅動(dòng)可能還不是一種選擇。在這種情況下，氫燃燒可能是一種可行的技術(shù)，可以同時(shí)清除這些污染物。