按照目前國家政策層面上對新能源汽車的界定，主要分為三大類：純電動汽車、插電式(含增程式)混合動力汽車、燃料電池汽車，其主要特征是純電驅動。這是已經明確了的中國特色新能源汽車發展的布局(經濟路線)。換一句話，純電動是純電驅動，沒有歧義，混合動力汽車也是必須是電驅動，燃料電池汽車的也要求電驅動。本文介紹的富氫動力總成不僅可以用于新能源電動汽車，同時也是可以用于傳統汽車的改造升級，其產業化的政治和經濟意義巨大。

一、富氫及富氫動力總成的基本含義

發展新能源和清潔能源汽車的主要目的，要保持山是綠的、水是清的，空氣是純新的。氫燃料電池汽車被認為是新能源汽車的終結模式，甲醇是最理想的替代燃料，被認為是期望最高的車用清潔能源。

理論上，甲醇可以直接供內燃機機燃燒，可以制造純混合氣體，供內燃機機燃燒，可以制造出純氫供燃料電池發電。甲醇的來源不是問題，尤其是甲醇是可以制純氫，是已經很成熟工廠制造技術了。其難點在純(99.99%)氫如何上車？目前的基本途徑有三：一是純氫壓縮裝瓶上車；二是通過將氫氣注入中間載體(液態)中；三是車載甲醇制氫。

眾所周知的是，純氫壓縮裝瓶上車，其安全性保障措施成本極高，純氫的存儲、運輸、加注與天然氣相比，其技術難度極大；用常識是可以想象的是，將氫氣注入車載中間液體之中，能有多大的比重？如何保障車做功要求的氫氣量;車載甲醇制氫又不能直接搬用工廠成熟的技術方案，也是眾所周知的。車是要跑動的，在車上安排提純工藝環節，基本上沒有可能。

目前最具有產業化可能的是，車載甲醇制富氫，而非甲醇制純氫的技術。富氫是以氫氣(H2)為主要成分和一氧化碳(CO)及甲烷(CO4)的混合氣體。

甲醇存儲、運輸、加注與汽油相比是一樣的。而富氫可以直接供內燃機燃燒做功發電，或者供汽車發動機燃燒做功。如果能成功研發出富氫動力總成，其產業化經濟效益，不可想象。

一是，甲醇沒有運輸、儲存、加注沒有難度，車載甲醇制富氫的探索是為甲醇用于汽車燃料在開辟一條新路；

二是，多年的甲醇直接注入車載內燃機(發動機)技術，沒有取得產業化的突破，長期處于徘徊之態，但是有了大量的技術沉淀和經驗積累。

三、富氫動力總成研發，基本做法是，基于內燃機(發動機)的燃燒的基本特性，總結純甲醇(純氫)直接注入車載內燃機(發動機)技術路線的不足，同時保留其優點，在富氫的生產和富氫燃燒上下功夫，攻克其核心技術、掌握其關鍵技術，培育其支撐技術。

二、富氫動力總成研發的三大基本原理

1)甲醇制氫氣原理：根據熱力學甲醇裂解是一個吸熱反應過程，甲醇(CH3OH)在催化劑和一定溫度作用中(吸熱過程反應)產生C-H和C-O鍵的催化活性及C-C鍵的偶聯反應，實現甲醇裂解變成為氫氣(H2)和一氧化碳(C0)(反應式：CH3OH→CO+2H2)。

說明：甲醇制氣出來的不是純氫氣，是含一氧化碳(C0)以及伴生的甲烷(CH4)成分的富氫。這個富氫必須提純至(99，99%)后，才能滿足燃料電池模塊發電的要求。即使有技術在車上能提純氫氣，但是一氧化碳(C0)以及伴生的甲烷(CH4)在車上如何處理？又是一個難題。富氫里的氫氣(H2)、一氧化碳(C0)以及伴生的甲烷(CH4)的三個成分都是可以燃燒的氣體燃料。按照這一原理的實踐告訴人們：

①液態甲醇用工廠化生產技術，可以生產出純氫(9999%)，是很成熟的技術；

②內燃機是可以直接燃燒甲醇或氫氣來做功的，但目前技術不成熟，還達不到汽車對動力的要求。

③燃料電池發電要求的是純氫(99.99%)，車載甲醇制氣是富氫，一是車上如何提純？即使提純技術有突破，一氧化碳(C0)以及伴生的甲烷(CH4)在車上如何處理到位？

2)富氫比能量提升原理

眾所周知，車載內燃機(發動機)所產生的熱量的1/3在做功、1/3在制冷降溫、1/3因燃燒不充分而通過廢氣排放到外部浪費。這個外排能量能不能用來提高甲醇熱值？目前常規技術下，甲醇熱值較低(是汽油的40%)，其直接燃燒較汽油消耗量增加60%。這是甲醇汽車難以推廣的關鍵點。一些地區大力推廣甲醇直接燃燒汽車的經濟性比傳統汽車還要低，繼續往下推進已經沒有意義。

利用內燃機(發動機)這部分熱廢氣能量來裂解甲醇生產出富氫，既利用了廢氣能量，又提高了其能比能量。運用這一原理研發富氫動力總成裝車后，經權威檢測機構的檢測表明：

①甲醇熱值較裂解后比不用熱廢氣直接裂解提高了27%以上；

②燃燒富氫，其效果明顯優于單一純氫氣或者單一甲醇直接燃料；

③間接地提高甲醇的比能量，接近汽油比能量，具有產業化推廣的技術基礎。

3)燃燒精準表征控制原理：

運用智能控制ECU技術富氫生產過程進行精準表征控制，優化富氫的摻燒比例，實現富氫稀薄燃燒，接近汽油機的燃燒水平，而且排放水平能滿足國家對發動機排放要求。在確保內燃機動力性(不同工況點)的基礎上，提升其經濟性，同時降低了內燃機發動機排放等，確保傳統內燃機發動機排放能達到或優于國Ⅴ標準以上。燃燒精準表征控制原理如下：

三、富氫動力總成實際裝車后的性能指標

①甲醇熱值較裂解前提高了27%以上。

②甲醇裂解氣含H2、CO、CH4可燃混合氣體，其產氣率高達95%及以上。

④ 汽油摻燒甲醇裂解氣發動機動力保持在95%以上；

④用100%甲醇替代汽油，滿足節約汽油100%的要求。

四、富氫動力總成研發的三大技術

甲醇汽車是世界各國政府一致努力的方向和目標。世界各國(包括我國)政府和企業及民間幾乎不約而同地將努力的目標和方向及其實現的技術路徑緊緊鎖盯在汽車應用方面，如氫氣汽車(含液氫、壓縮氫氣、氫氣包、氫燃料電池等)、純甲醇汽車、醇油混合汽車、醇氫汽車、醇油氫(裂解氣)汽車等，形成甲醇汽車研發和應用的“熱點”。要成功開發出富氫動力總成，要求眾多的技術，歸納起來是“核心技術、關鍵技術、支撐技術”三大類。

1)富氫動力總成微型化是 “核心技術”

①甲醇裂解制氣(包括可燃氫氣、一氧化碳、甲烷)裝置，必須小型化(微型化)。

②隨車制氣要達到其汽車實用化標準。主要指標有制氣率高、供氣量充足，且低溫裂解、需響應速度快等；

③富氫動力總成必須穩定、長期工作的能力，必須超越傳統發動機的關鍵指標。

2)富氫動力總成是基于發動機動力系統研究的，這些是“支撐技術”

發動機機動力關鍵技術和ECU控制系統及發動機驗和各項動力系統參數標等系統已經是開發富氫動力總成的支撐技術。沒有動力系統研究技術的支撐，如果僅是利用已經被淘汰的化油器型進行過虹吸(負壓)供給甲醇裂解氣與真正的甲醇汽車或者甲醇隨車制氫新能源汽車或醇氫汽車相差十萬八千里，甲醇隨車制氣要得到推廣應用，一定要對發動機動力系統技術需進做一步完善。

3)自動控制系統(ECU)是“關鍵技術”

汽車“甲醇隨車制氫與供氫”控制系統、發動機動力系統控制及其與整車控制系統等有效匹配的綜合自動控制系統(ECU)技術，是富氫動力總成的“關鍵技術”

四、富氫動力總成系統技術權威性介紹

本文介紹是的富氫動力總成是上面“核心介紹、支撐技術、關鍵技術”的集成者，具有很高的權威性，具體體現在其科學行、先進性、實用性上。

①它是華科大動力系蔣炎坤教授領隊有30多位博導、博士、高級工程師組成的科研團隊多年來的科研成果，取得了兩大關鍵技術群的突破，即：含有九個單項和綜合(專利)技術突破的“快速高效穩定燃料改性技術與裝置”技術群、十幾個單項和綜合(專利)技術突破的 “醇氫混合燃料的動力驅動關鍵技術”技術群。

② 它是湖北省2016年10大科技事件，目前的人氣指數是120萬人投票。將作為前沿性的汽車先進制造和動力關鍵技術，已經成為全球新一輪科技革命和產業革命的重要推動力，和實現“甲醇經濟”創新發展新能源汽車產業及其廣泛應用領域產業革命的最重要的方向。因此，在業界其被譽為“顛覆性”最新重大成果，成為新能源汽車發展及其相關應用領域產業走向工業化應用的轉折點和興奮點！

③天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室副主任謝輝(教授、博導)、同濟大學汽車學院吳志軍教授、博導、湖北省汽車工程學會董事長吳家賢(教授級高工、原湖北省機械廳總工程師)對這個重大科研項目予以高度評價，紛紛寫推廣推薦信，認為這是一項“顛覆性技術創新”成果，建議政府予以大力推廣應用。

④新華社國際問題研究中心何君臣主任高度評價，這一技術應該是我國，乃至世界新能源汽車“顛覆性的創新和突破”！他大膽預言：中國新能源汽車的真正希望在武漢！

⑤新華社《內部參考》2017年第二期于2017年1月5發表了《我國首創醇氫汽車節能減排效果明顯有待推廣》一文，并專文直送中央領導。

五、富氫動力總成是新能源汽車增程器的最佳選擇之一

由于動力電池比能量的瓶頸沒有解決到位，目前純電動汽車一次持續里程無法與傳統汽車相比，要全面替代傳統汽車，目前看到不可能性，即使在公交等特定行業的應用，其是成本也是居高不下，如果離開政府不貼，普及性推廣應用可能性也不大；氫燃料電池汽車，目前還是剛剛開始啟動示范，居多技術難題還沒有解決，在此暫不討論；插電式(增程式)混合動力汽車，目前基本上是直接采用小型汽(柴)內燃機做增程器的動力源，其內燃機自己的環保指標并沒有達標，僅僅是相對汽車而言，采用了動力電池，通過外插充電，電能消耗增加，而降低整車油耗而已。

筆者研究的結論是，富氫動力總成是新能源汽車插電式(增程)混合動力汽車增程器的最佳選擇，富氫動力總成與目前增程器相比，其優勢如下：

①節油率可以實現100%，實現了插電式混合動力汽車也是零排放的目標，比目前政策上要求的指標40%，高出了60%。

②富氫動力總成是發電機的動力源，他可以保持在內燃機的最高效率區做功，與汽車工況變化無關。目前國家推廣新能源汽車政策，有利于替換目前插電式混合動力汽車的增程器；

③富氫動力總成替代電式混合動力汽車的增程器，制造成本下降，車輛的運行費用降低，燃料部分成本降低80%。汽車生產廠家積極性提升，其插電式(增程式)電動汽車不僅能享受政府補貼紅利，而且贏利空間增加。。

一句話，富氫增程器出現，對我國新能源汽車推廣，尤其插電式(增程)混合電動汽車推廣會大規模的發展是一個巨大推動力，到2020年新能源汽車總產銷量500萬目標會提前實現。富氫增程器的出現，我國新能源汽車的插電式(增程式)混合動力商業車，不僅是電動公交車、電動道路客運客車會會大規模的增長，而且大、中型電動貨車也會面市，并會持續增長。

六、富氫動力總成研發成功有利清潔能源汽車加速推廣

1)甲醇是清潔能源之一，被認為可再生循環的替代石油最可靠的寶貴資源。

①煤炭可以制造出甲醇(氫能)，將有效促進煤炭產業轉型換代。對陷入困境的我國煤礦煤炭產業帶來重大戰略發展機遇，創新走出煤礦煤炭產業的新思路、新出路、新效益，形成新的經濟增長點。

②煤炭可以制造純甲醇，可以有效代替汽油作為汽車等動力設備的清潔能源。可以減少對石油的依賴，減少了空氣污染。

③富氫動力總成將醇成為可以再生循環的最清潔能源，”變廢為寶”成為清潔能源提高最佳途徑。工業生產中產生的甲烷、瓦斯、煤塵等大量廢棄物成為甲醇制造的最為廉價和寶貴的生產原料。大氣中的二氧化碳(CO2)可以制造合成甲醇，又成為取之不盡的廉價生產材料。

七、富氫動力總成產業化總目的及基本思路

1)總的目標：以新能源電動汽車應用富氫技術為產業化為發力點，以清潔能源汽車應用富氫技術為產業化為切入口，以改造傳統發動機提提升為富氫發動機為己任，將武漢市打造成全國新能源汽車和清潔能源汽車研發和生產中心。

2)基本思路

①借國家提倡發展電動汽車的政策，將富氫動力總成用于替代目前插電式(增程式)混合動力汽車的增程器上，2017年實現5，000到10，000臺套；

②借國家提倡清潔能源汽車的政策，將富氫動力總成用于對傳統(汽油、菜油)發動機的改造提升，2017年開始市場推廣，2019年實現5，000到10，000臺套；

③借國家對新生產汽車油耗下降嚴格要求，積極地參與裝配富氫動力總成的新能源和清潔能源汽車整車開發，積極地開拓市場，2017年開始品牌宣傳，2018年市場推廣，2019年實現3，000到5，000臺套，2020年實現50，000到80，000臺套；

④2025年實現不同規格的富氫動力產品系列化上市，國內商用車市場占1%以上。2030年以前，國內商用車市場占10%以上。

3)富氫動力總成推廣的基本路線

第一步，，在10、12米新能源能源公交車上推廣，這個車是很好的品牌推廣載體，政府和老百曉都十分關注，沒有政策(標準)門檻；

第二步，在10、12米清潔能源公交車，目前這個車天然氣的存量大，公交公司有然氣加氣站(加油站)的基地，可以借用。對存量公交車進行技術升級和改造，地方主管部門批準即可。

第三，積極參與富氫動力總成的地方、行業、國家標準的編制，主導標準的科學行、先進性和適應宜性。

八、富氫動力總成應用于新(清潔)能源汽車的現實意義和歷史意義

1)發展新(清潔)能汽車的基本目的

(1)節能減排：保護環境是全世界的共同責任和義務。發展新(清潔)能源汽車，最主要的是環境保護方面的收益。

(2)減少對石油對外的依賴：發展汽車工業是一個能源安全的問題，對石油的依賴是一個非常嚴重的問題，是國家穩定安全的問題。中國現在石油進口量已經超過了總用量的60%，而且，石油用量中又有55%-60%應用在了交通行業。所以說，發展新(清潔)汽車以減少國家對石油的依賴程度降低，有利于抑制世界石油價格上漲。如果中國的汽車數量繼續發展，而新能源汽車的使用，能在一定程度上緩解甚至徹底解決這個問題。

(3)發展中國的汽車工業：中國因為汽車工業起步晚，實力、技術等等方面沒有外國的實力，一直處于競爭劣勢。發展能源汽車可以使中國汽車工業可以以另一種方式向世界一流發展。中國目前汽車千人擁有量不到200輛的，而相對歐美日等發達國家的汽車千人擁有量都在500輛以上，中國發展汽車的任務很重，不能長期依賴外國的核心技術。中國可以借用中國機會，第二次工業革命中成功的國家一樣，實現快速現代化，為實現偉大目標邁進堅實的一步。

2)富氫動力總成是發展新(清潔)能源汽車的重要抓手

中國政府發展新能源汽車已經是國家戰略，實現10萬億規模產值的目標己經確立新，能源汽車必須成為國家支柱性產業任務已經下達，中國發展新能源汽車的技術路線已經發布。

純電動汽車、燃料電池汽車、插電式(增程)新能源汽車及以甲醇汽車為代表的清潔汽車是整車層面的概念。新能源汽車技術層面確立了以“純電驅動”為核心的中國特色的發展模式，其核心是(動力電池+電機)，中國特色的清潔能源汽車發展模式還在探索之中，目前有(甲醇+發動機)、(氫氣+發動機)、(混合氣+發動機)、(其他氣+發動機)等多元化模式。筆者研究后認為：

①中國特色的清潔能源汽車發展模式，會是以(富氫+發動機)為核心動力總成模式。

②中國新能源汽車中在動力電池比能量沒有真正突破以前，以”富氫動力總成”為核心增程器的插電式電動汽車，會成為中國新能源汽車的主力軍。

③富氫動力總成不僅會成為中國新能源汽車發展的重要抓手，同是也會成為中國發展以甲醇汽車為代表的清潔能源的無人替代的重要推手。

3)富氫動力總成引領新(清潔)能源發展將產生“海量”經濟效益

①富氫動力總成裝車后，可以實現1升甲醇(氣)可以替代1升汽油的實際效果。其粗甲醇(純度75%左右)每升市場均價約0.8—1元；精甲醇(純度99.99%)每升市場均價約2.1元，汽(柴)油5—6元，因此甲醇價格比汽油價格下降的61%—80%。不難得知，若僅僅對全國(不含國際)近2億輛存量汽車應用本項目技術改造將會產生年數千萬億元的經濟效益，對制造業年產千萬輛增量汽車將會產生年數百萬億元的經濟效益。

②富氫動力總成將中國汽車將提升為具有國際競爭力，走向世界。

以富氫動力總成為核心技術將引領世界新(清潔)能源汽車的新潮流，形成塑造國際競爭新優勢，實現中國汽車產品向中國汽車品牌的轉變，完成中國汽車產銷大國成為汽車強國轉變的戰略任務；

3)富氫動力總成將諸多相關的新產業經濟鏈的發展

①煤炭轉型創新煤炭甲醇制造產業鏈；

②“變廢為寶”創新“廢棄物”甲醇制造產業鏈。如甲烷、煤灰、瓦斯、木材、農作物秸稈以及生活廢棄物可以實現工業、農業、城市生活環保制造甲醇的系列產業鏈；

③大氣二氧化碳制造甲醇產業鏈，還可實現降低大氣“溫室效應”。

④新增甲醇供給新物流(商貿)產業鏈。

⑤帶動其他產業的發展。如輪船(包括艦艇)、坦克、裝甲、戰車、動力保障等軍事方面、機械設備、內燃機組發電廠、鋼鐵、殯葬等許多領域。

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