第2站富士：液态氢燃料发动机汽车第二年的三重进化！
续航里程是原来的1.5倍

目录

•	进化1：提高增压泵的耐久性
•	进化2：氢储存罐的异形化
•	进化3：CO₂回收装置
•	越过“氢能山”后的景象

“此前我们进行了大量测试，把问题一个一个地解决了，最后终于进入了正式的比赛。就在上周，我们又进行了一次测试，没有出现任何问题，Morizo先生也轻松顺利地完成了驾驶。但令人遗憾的是，随后车辆在正式比赛中出了问题......我不得不感叹，耐力赛真是一个严酷的世界。”

在接受采访时，石浦宏明车手惋惜地说了上述这番话，他同时也是搭载了液态氢燃料发动机的COROLLA（以下简称“液态氢COROLLA”）的32号车的车队经理。

“ＥＮＥＯＳ超级耐力系列赛2024 Empowered by BRIDGESTONE第2站——富士SUPER TEC 24小时耐力赛”的决赛于5月27日至5月28日举行。

液态氢COROLLA完成了总计332圈（约1515km）的比赛，途中因制动系统等问题被迫进入维修区9个小时。虽然最终完成了比赛，但它未能跑出去年358圈（约1634km）的成绩。

在耐力赛的世界里，不到最后一刻，你永远不知道会发生什么。尽管对车队来说，这是一个令人遗憾的结果，但今年液态氢燃料发动机汽车的进化却着实令人瞩目。

这次进化的要点可从三个方面进行总结。

进化1：提高增压泵的耐久性

来自负责氢燃料发动机项目的GR车辆研发部的伊东直昭主查表示：“增压泵是液态氢技术中最困难的部分，也是最薄弱的环节。”

在去年的富士24小时耐力赛中，液态氢COROLLA被有计划地停止行驶了两次，分别停了四小时和三小时。

在此期间进行的工作是更换增压泵，这是负责将液态氢从氢储存罐中压出的零件。

电机的旋转运动通过曲柄装置转化为活塞的上下运动，液态氢被增压泵用约10MPa的压力压出。

此时，电机的扭矩和与之对抗的压力会损坏曲柄的齿轮等零件，使其耐久性降低，这便是去年出现的问题。

问题的根源在于电机只向曲柄的一侧提供动力。为了提高增压泵的耐久性，本次在保留了原来电机的基础上，导入了名为“Dual-Drive”的曲柄部件（下图中蓝色和红色的部分）。

如此一来，动力不再只作用于曲柄的单侧，而是传递到两端，从而减少了零件的扭曲变形，提高了耐久性。

伊东主查表示，虽然这只是增加了一套曲柄零件，是非常简单的措施，但在对轻量化要求相当严格的耐力赛中，“保持简单是很重要的”。

这一举措的效果非常明显，在改良后的测试中，没有发生一起增压泵的故障。虽然比赛期间有长时间在维修区停车检修的情况，但在增压泵的耐久性方面没有出现任何问题。

进化2：氢储存罐的异形化

这次研发团队的目标除了做到不更换增压泵外，还有增加每次加氢后的续航里程。

在一年前的富士24小时耐力赛上，续航里程是12圈（约54km）。在上一次富士24小时耐力赛最终站中，该数据则增加到了20圈（约90km），而这次的目标是将续航里程增加至原来的1.5倍，即30圈（135km）。

最终结果为31圈，达到了目标水平。

对于一次加氢能跑30圈的意义，高桥智也总裁这样讲述道：

“我们现在已经达到了与汽油车相当的水平。我认为我们已经展示了氢能的可能性，那就是在这种汽车运动领域，氢可以带来与汽油车一样的乐趣。”

使这项进化成为可能的是因“异形化”而扩大了容积的氢储存罐。

现在，车内空间的利用效率更高，车内可装载的液态氢的量比去年增加了1.5倍。

由于气态氢的储氢罐要承受70MPa的高压，为使储氢罐壁面承压均衡，因此储氢罐的形状设计成圆柱体是常识。

但是，液态氢储氢罐要承受的压力只有1MPa以下，对承压能力的需求远低于气态氢储氢罐，因此，理论上来说并不一定非要设计成圆柱体。

尽管如此，在去年的研发初期阶段，依旧将储氢罐设计成圆柱体，主要是因为还没有车载液态氢相关的法律。

原本以液态氢为燃料行驶的车辆参赛，这件事本身就是全球首次的尝试。这不仅是对研发方，实际上对评价方来说，一切事宜也都是在摸着石头过河。

今年参赛时汽车搭载的椭圆体储氢罐，是在提出了符合汽车使用方法的安全对策和安全证明后，获得了国家和相关机构的认证，才正式使用。

伊东主查在采访中表示：“虽然看上去只是将‘圆柱体’改良为了‘椭圆体’，但‘无论是从法制化，还是研究的方面来讲，都取得了非常大的进步’。”

今后，对于液态氢储氢罐的研发，也将在实践中不断积累经验。即便是储氢罐出现微微的膨胀，只要能够证明其安全性，就能检验出更加精确的强度必要条件。这样一来，便可设计出在体积上更具效率的异形化、轻量化的储氢罐。

“希望我们能够继续进行实证试验，为了得到更多人在‘安全’方面的认可，我们将不断积累经验”。（伊东主查）

研发不仅要让“汽车”进化，还要兼顾“法律”和“基础设施”的整备建设。为早日实现氢能社会，要不断扩大朋友圈，推广宣传活动。

进化3：CO₂回收装置

另一项进化，便是改良了去年最后一场比赛里引进的CO₂回收装置。

虽无法在本篇文章中为大家详细剖析装置的基础结构，但可以在此做一个简单的介绍。这种装置的结构是，使用涂抹了川崎重工业所研发的CO₂吸附剂（胺）的过滤网，捕捉大气中的CO₂（吸附工程），再利用流动的热空气释放CO₂（分离工程），使之融入回收液（回收工程）。

在去年的最后一场比赛中，每当汽车进入维修区时机械师都要手动更换吸附和分离的过滤网。

而今年，研发人员们将两个过滤网合二为一，省去了更换滤网的工作。

具体而言就是，扩大滤网直径，并让其以2转/分钟的速度缓慢旋转。让滤网面积的四分之三能够接触发动机吸气，剩下的四分之一接触被机油加热的空气。

因为滤网在旋转，所以当滤网上吸附了CO₂的部分移动到能够接触到热空气的地方时，CO₂便被释放。由于在行驶中连续不断地重复这一动作，因此回收CO₂的效率有所提升。

使用这次的系统，通过滤网面积的扩大每圈可回收4g的CO₂，相当于过去版本装置回收量的2倍。

不过，即使是被称为低油耗的汽车，行驶1km也会出现100g左右的CO₂。相对来说，现在的回收量确实有些杯水车薪，但今后可以通过调整滤网吸附和分离的面积，以及旋转速度等方式，进一步为环境保护做出贡献。

汽车行驶得越多，就越能回收更多的CO₂。如此一来，以往发动机汽车给人带来的消极印象便有望得以改善了。

越过“氢能山”后的景象

每每报道有关氢燃料发动机研发的话题时，人们都会将关注点锁定在“面向上市销售之路的现阶段定位”上。

在去年的最后一场比赛中，丰田宣布：现阶段搭载了氢燃料发动机的HIACE，已正式开始在澳大利亚的一般道路上展开实证试验，研发步入了“第7阶段”。

而在研发取得显著进步的本赛季，所有人对进展的推进满怀期待时，高桥总裁却慎重地表示：“虽然去年我们公布进入了‘第7阶段’，但实际上直至今日我们也不敢断言，这是否就意味着我们已经到达了那个位置”。

“虽然，到现在为止我们确实一步步地登上了‘氢能山’。不过，在经历了今年的24小时耐力赛后，我又深切地感受到，除‘氢能山’以外，还有各种各样的‘山’等待着我们去挑战，如若不然就无从谈及‘制造更好的汽车’。对顾客们来说，并不是我们登上了某座山就等同于为他们提供了更好的汽车。”

只有试着登上了山顶，才能看到全新的景色，下一座有待攀登的山也自然会显现。接近山顶的道路会越发崎岖，这是登山的常态。只有一步一步脚踏实地地前行，踏踏实实地不断推动技术研发才是正确的选择。