近年来，随着全球气候变暖的加剧以及传统化石能源易受动荡局势的影响，清洁能源的开发和利用大大加快，尤其是新兴的氢能。不同于许多人所想的那样：氢气容易爆炸，不易存储，科学家们继续在这种理论上存量最丰富的能源身上下功夫，开发和利用这种前途广大的资源，其中的成果之一就是用氢气取代柴油，作为发动机的替代燃料。
近日，新南威尔士大学 (UNSW) 的工程师已成功改装柴油发动机，以使用氢作为燃料来减少碳排放。该团队花了18个月的时间开发了一种双燃料喷射系统，它在氢柴油双燃料直喷 (H2DDI) 轻型单缸压燃发动机中实现了高达90%的氢能占比。
如果这种发动机得以实现，将大大推动电气化交通的发展。要知道，许多发达国家陆续制定和颁布了在未来十年内禁止销售内燃机驱动的汽车。虽然这是朝着正确方向迈出的一步，但也需要快速推进技术，好让在各行各业进行繁重大型长途运输的车辆获得新的动力来源。传统来说，这些大型车辆使用的都是柴油发动机，现有的小型乘用车上所使用的电池驱动的发动机无法推动它们庞大和沉重的身躯。虽然特斯拉的电动拖卡将在年底前下线，其他电动卡车制造商也可能效仿。然而，将原有的重型卡车彻底改造至零排放可能需要数年，甚至数十年。
改造现有车辆
这就是 UNSW 工程师们的努力值得称赞的原因。改造现有的柴油发动机将是一种更快地过渡到清洁燃料的方法。与燃烧柴油等化石燃料相比，使用可再生的氢气会更环保。由机械与制造工程学院教授 Shawn Kook 领导的研究工作已证明氢能发动机可将二氧化碳排放量减少到 90 g/kWh，比柴油发动机产生的排放量低约 86%。
双燃料系统如何工作？
该团队保留了原有发动机中的柴油喷射装置，并直接在气缸中添加了氢燃料喷射，使发动机能以每分钟 2000 转的恒定速度运行。更重要的是，该团队的努力还找到了摆脱与氢发动机相关的高氮氧化物 (NOx) 排放的方法。
研究人员没有像许多人预想的那样，将所有氢气放入发动机并使其充分混合，而是将其分层添加，这样反而可显著减少NOx的排放。这意味着氢存在于发动机的某些部分中，而在其他部分中则较少。总体而言，双燃料发动机减少了导致酸雨和空气污染的氮氧化物排放。
更重要的是，与氢燃料电池系统不同，新南威尔士大学研究人员开发的双燃料系统不需要使用高纯度氢气作为燃料，（生产高纯度氢气的成本很高因此可以以较低的成本为最终用户部署新系统。另一个好处是，与现有柴油发动机相比，双燃料发动机的能效更高，研究人员报告称其能源效率提高了26%。这是通过独立控制两种燃料的喷射时间来实现的。
该研究团队有信心在未来两年内将该发动机商业化，并计划首先将其部署在工业场所，例如已经安装有氢气管道的采矿场，使各种采矿和运输车辆实现接近零排放。之后，该团队将使其技术更具移动性，比如结合现在正在研制和开发的各种氢气存储技术。如果这款发动机得以大规模应用，将是欧佩克等产油国的噩梦，因为世界其他国家摆脱传统化石能源的辖制又更进一步。
