近年來，隨著全球氣候變暖的加劇以及傳統化石能源易受動盪局勢的影響，清潔能源的開發和利用大大加快，尤其是新興的氫能。不同於許多人所想的那樣：氫氣容易爆炸，不易儲存，科學家們繼續在這種理論上存量最豐富的能源身上下功夫，開發和利用這種前途廣大的資源，其中的成果之一就是用氫氣取代柴油，作為發動機的替代燃料。

近日，新南威爾士大學 （UNSW） 的工程師已成功改裝柴油發動機，以使用氫作為燃料來減少碳排放。該團隊花了18個月的時間開發了一種雙燃料噴射系統，它在氫柴油雙燃料直噴 （H2DDI） 輕型單缸壓燃發動機中實現了高達90%的氫能佔比。

如果這種發動機得以實現，將大大推動電氣化交通的發展。要知道，許多發達國家陸續制定和頒佈了在未來十年內禁止銷售內燃機驅動的汽車。雖然這是朝著正確方向邁出的一步，但也需要快速推進技術，好讓在各行各業進行繁重大型長途運輸的車輛獲得新的動力來源。傳統來說，這些大型車輛使用的都是柴油發動機，現有的小型乘用車上所使用的電池驅動的發動機無法推動它們龐大和沉重的身軀。雖然特斯拉的電動拖卡將在年底前下線，其他電動卡車製造商也可能效仿。然而，將原有的重型卡車徹底改造至零排放可能需要數年，甚至數十年。

改造現有車輛

這就是 UNSW 工程師們的努力值得稱讚的原因。改造現有的柴油發動機將是一種更快地過渡到清潔燃料的方法。與燃燒柴油等化石燃料相比，使用可再生的氫氣會更環保。由機械與製造工程學院教授 Shawn Kook 領導的研究工作已證明氫能發動機可將二氧化碳排放量減少到 90 g/kWh，比柴油發動機產生的排放量低約 86%。

雙燃料系統如何工作？

該團隊保留了原有發動機中的柴油噴射裝置，並直接在氣缸中添加了氫燃料噴射，使發動機能以每分鐘 2000 轉的恆定速度執行。更重要的是，該團隊的努力還找到了擺脫與氫發動機相關的高氮氧化物 （NO x ） 排放的方法。

研究人員沒有像許多人預想的那樣，將所有氫氣放入發動機並使其充分混合，而是將其分層新增，這樣反而可顯著減少NO x的排放。這意味著氫存在於發動機的某些部分中，而在其他部分中則較少。總體而言，雙燃料發動機減少了導致酸雨和空氣汙染的氮氧化物排放。

更重要的是，與氫燃料電池系統不同，新南威爾士大學研究人員開發的雙燃料系統不需要使用高純度氫氣作為燃料，（生產高純度氫氣的成本很高因此可以以較低的成本為終端使用者部署新系統。另一個好處是，與現有柴油發動機相比，雙燃料發動機的能效更高，研究人員報告稱其能源效率提高了26%。這是透過獨立控制兩種燃料的噴射時間來實現的。

該研究團隊有信心在未來兩年內將該發動機商業化，並計劃首先將其部署在工業場所，例如已經安裝有氫氣管道的採礦場，使各種採礦和運輸車輛實現接近零排放。之後，該團隊將使其技術更具移動性，比如結合現在正在研製和開發的各種氫氣儲存技術。如果這款發動機得以大規模應用，將是歐佩克等產油國的噩夢，因為世界其他國家擺脫傳統化石能源的轄制又更進一步。