碳中和背景下内燃机低碳和零碳技术路径及关键技术

自2020年9月中国在七十五届联合国大会上承诺“2030年碳达峰、2060年碳中和”以来,世界主要国家和地区2016年签署的《巴黎协定》控制全球气温上升幅度及采取碳中和政策和行动进入加速期。内燃机作为量大面广的道路、非道路移动机械和国防装备主导动力,在近中期肩负节能减排重要使命的同时,也面临着未来如何实现碳中和的巨大挑战和重要机遇。本文在分析欧、美、日、中等主要地区和国家碳中和政策和行动的基础上,提出并论述了内燃机近中期低碳和中远期零碳的两条技术路径及其可行性,以及内燃机使用生物质燃料、绿氢、绿氨和绿电合成液体燃料(e-fuel)等碳中和燃料需要解决的关键技术,旨在为内燃机的未来探索可持续发展之路。现有研究表明:内燃机作为一种高效高功率密度的燃料化学能转化为机械能的热力机,通过与电动化和智能化技术结合仍有较大的节能提升空间;内燃机相比氢燃料电池动力,产业链更完整,技术成熟度更高,成本更低,未来通过燃用碳中和燃料的新能源内燃机,仍可以在重型卡车、工程机械、船舶、航空等大型动力装备以及混合动力系统中得到大规模应用,促进中国能源和交通领域早日实现碳中和。