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7月30日，2023年ENEOS超级耐力赛第4站的决赛（5小时比赛），在日本大分县日田市的AUTOPOLIS赛道举行。
摄影：三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY
以液态氢为燃料的GR COROLLA（液态氢燃料发动机COROLLA），继5月在位于日本静冈县小山町的富士国际赛车场，进行过24小时耐力赛第2站比赛后，再度出场。令人遗憾的是，距离当日比赛结束仅剩1小时左右时，汽车因发动机燃料泄露而不得不中途退赛。
虽然本场比赛液态氢燃料发动机汽车未能跑完全赛程，但性能却有所提升。去年，搭载气态氢燃料发动机的汽车创下了1次加氢完跑14圈的续航里程记录，而今年这一纪录提高至19圈，延长了约23公里，以实际数据证明了研发工作的稳步推进。
本期时报将为大家带来液态氢燃料发动机COROLLA在上一场比赛开始前完成的5项进化。
本次车辆的进化成果大致分为两项。一是“提高液态氢增压泵的耐久性”，另一个是“实现了车辆减重40kg”。
在参加富士24小时耐力赛时，研发团队要面临的最大难题便是增压泵耐久性的不足。
一般情况下，驱动增压泵运行的齿轮等零件，需要使用润滑油来减少零件间的摩擦。但在使用液态氢燃料时情况会比较特殊，若使用润滑油就极有可能导致油混入储氢罐中，增加-253℃的极低温燃料被污染的风险，因此只能以无润滑的状态使用增压泵。
在富士站的比赛中，车队不得已特意安排了2次汽车进维修区更换磨损的增压泵，大幅增加了维修作业时间。
而在这次比赛中，研发人员们在齿轮和轴承之间设置了一个能够缓和摩擦与冲击的结构，有效减轻了增压泵的负担，耐久时间提升了30%。
GAZOO Racing company的高桥智也总裁，针对这一进化如此说道。
“在上一场24小时耐力赛中，我们的汽车能够连续行驶6小时，因此有些人可能认为，这次5小时比赛中没有更换增压泵也是理所当然的事。但事实上我们不能只把目光锁定在决赛这一场次，而是要放眼整个比赛周期*。这期间我们更换增压泵的次数是急剧减少的，从这点上来看可以说改善有了成效。”
*比赛周期：指比赛活动开始的首日至决赛日的整个期间，完整流程一般为一次试跑、二次试跑、预赛、正赛。
高桥总裁还表示，这项改善还减轻了为参加比赛而付出努力的工程师、机械师们的负担。
增压泵的进化还助力了另一项改善，使汽车实现了40kg的减重。
若增压泵劣化，摩擦阻力也会随之增加。为了保证车辆拥有足够强大的扭矩克服这种阻力，就不得不使用强电力电动机，而这种电动机必须搭配大容量电池与粗电线等供电零件。
而在增压泵性能进化后，更顺畅的零件运转降低了摩擦阻力，因此，与电动机相关的零件也可以变得更加小型化、轻量化。
此外，研发人员们在分析从测试跑和比赛中收集到的数据时发现，储氢罐的阀门、氢燃料导管等零件，以保证安全为前提来考虑，也还有着一定优化余地，因此他们对这些配件也逐一进行了轻量化处理。
即便如此，COROLLA量级的参赛车辆仍有1910公斤，与1470公斤的GR COROLLA原始车重量相比仍然很重。
氢燃料发动机项目总监，隶属于GR车辆研发部的伊东直昭主查表示：“液态氢燃料系统可以在低压下运行，所以我认为该系统最终一定会比高压气态系统的重量要轻。我们的目标是将车辆减重至比使用气态系统时的约1700kg更轻，虽然现在还没有实现，但我们正在努力改良中。”
在这两个月中得到改善的不仅有车辆，为汽车填充燃料的移动式液态加氢站也完成了3项进化。
首先是缩短了加氢时间。本次比赛中储氢罐的填充口采用了指导生产特殊精密阀门的富士金公司所研发的隔断阀。
富士金指导生产的大流量隔断阀。左侧为改良前实物，右侧为改良后。
想要提高加氢速度，就要增大阀门尺寸，但这样一来兼顾阀门的密闭性又成了难以两全的难题。
随着具有高密闭性隔断阀门的研发成功，上述看似矛盾的难题也迎刃而解。使加氢时间（=灌输氢燃料的时间）从富士站的1分40秒，缩短至不到1分钟。
上文中介绍的改善点，都关系到比赛时间和圈数的提升。
但还有一件事不容忽视，那便是这项挑战的目标是在未来实现氢燃料发动机汽车的市销与建设氢能社会。
从这种角度出发来看，加氢操作就不能一直由只有赛场这种特殊环境中才存在的专业人员来负责。
为此，研发人员们认为必须实现移动式加氢站的填充流程的自动化。
在上一场富士站的比赛中，从加氢阀门的开闭，到加氢完成的所有操作，均由机械师手工完成。
而这次比赛，根据在测试跑、正式比赛中收集到的加氢接头（连接部）状态、温度、压力等传感器数据，将14道工序中的9道都实现了电子控制。
现在只要插入加氢接头、按下开关，便可开始轻松地为汽车加氢，加满后还有提示灯通知机械师，直接拔下加氢接头即可。
此外，研发人员们还携手日本岩谷产业，共同改善了加氢接头与回转接头，实现了这一零件的轻量化。
一直以来，接头的原材料用的都是抗氢脆化的不锈钢。而这次，在反复确认设计上的可信性及安全性的基础上，将一部分接触不到氢的结构换成了铝制材料。
此外，为了避免夹到作业人员的手指，还将原本处于安全性考虑而加装的外壳及管件的设计，进行改良，从根本上去除了有潜在危险的零件结构。
因此，加氢接头便从8.4kg成功减重至6.0kg，回转接头从16.0kg减重至12.5kg。
填充液态氢燃料用的加氢接头。
反向传输接头。将储氢罐内气化后的氢，反向传输给加氢站。
现在，研发人员们还在针对反向传输接头进行着改良。因为目前此接头的重量是加氢接头的1倍。最终目标是降低至二者相同的重量。
在停放着移动式加氢站的维修区内，还有针对川崎重工业所研发的CO2回收技术，即直接空气捕获技术（DAC）的科普说明。
在本期采访中，伊东主查解释了为何会在加氢一线设置介绍这项技术展区的理由。
“COROLLA使用的是氢能，86使用的是碳中和燃料。这两种选项都是以具有CO2回收技术为前提研发而来的，符合碳中和标准的燃料。所以我认为，我们需要为该项技术研发做出大力地支持、携手推动研发工作。”
这次比赛中丰田车队使用的是川崎重工在澳大利亚生产并运输到日本的褐煤制氢。他们在制氢时会将制造过程中排放的CO2进行捕捉，然后封存入地下，以这种方式实现零碳排放。
该公司技术研究所能源系统研究部的田中一雄部长，就DAC的关键——固体吸收剂进行了说明。
这种固体吸收剂外观呈白色颗粒状，且每颗都是像海绵的多孔结构。据说1g重的固体吸收剂表面积总和，几乎等同于1座小学校的室内体育场馆面积。
向这种吸收剂中注入空气，它便能够捕获其中的CO₂，而遇到蒸汽时，它又能将CO2排出。
在这项技术领域中，川崎重工的优势是可通过60℃低温蒸汽回收CO2，而低温操作又能大幅降低作业成本，因此，与许多外国的厂商相比十分具有竞争力。
而且，人类生活密集的地区CO2浓度也会高出一位数，因此使用更少的能量捕获更多的CO2，显然是可为之举。
田中部长展望道：“希望我们能到2030年前后，实现从空气中大规模回收CO2的计划。”
短短两个月的时间，取得了巨大进化的液态氢燃料发动机COROLLA，还有着其他的改善点。譬如，较上一场富士站比赛，其发动机的输出功率也提高了数个百分点。
过去，氢燃料发动机COROLLA一旦需要进维修站加氢，再出发后排名便会降至最后一位，且这一排名会一直持续到比赛结束。
但随着汽车续航里程的增加、加氢时间的变短，这次比赛中竟然还出现了令人惊讶的一幕，在汽车准备进入维修区前，排名竟然还上升了一位。由此可见，现在的液态氢燃料发动机汽车已逐渐具备了正常参赛的汽车性能。
当高桥总裁被问到“这一系列的进化，是否会与市销产生链接”时，他斩钉截铁地回答道。
“答案是肯定的。我们现在的阶段任务是收集数据、积累基础技术。未来，我们现在所做的一切努力，都将会反哺于商品化的实现。”
