氢氧发动机又称氢氧燃料电池发动机,是以氢气、氧气为燃料,在发动机内部进行氧化还原反应,产生电能和水,从而产生动力驱动机械装置的设备。氢氧发动机由吹除与预冷系统、起动系统、推进剂输送系统、推进剂调节及利用系统等组成。
氢气是氢氧发动机的主要燃料,其通常通过电解水、化石燃料重整等方式得到。得益于制氢技术发展,我国氢气生产规模不断扩大,利于氢氧发动机产业发展,具体来看,目前我国氢气产量约占全球的三分之一,是全球第一大氢气生产国,2023年氢气产量达3570万吨。氧气是氢氧发动机的氧化剂,可从空气中提取,在发动机内部与氢气进行氧化还原反应。
根据新思界产业研究中心发布的《
2024-2028年氢氧发动机(氢氧燃料电池发动机)市场发展前景分析及供需格局研究预测报告》显示,氢氧发动机具有零排放、比冲量大、能源转换效率高、能量密度高等特点,零排放是氢氧发动机主要特点之一,氢氧发动机氧化还原反应的产物是水,其应用有助于减少温室气体、污染物的排放。氢氧发动机适用于需长时间驱动或高能量密度应用的领域,在航天航空、汽车、船舶、储能等领域应用前景广阔。
氢氧发动机行业进入壁垒高,主要体现在技术难度、资金投入、人才储备等方面。氢氧发动机的研制和改进是各国航天技术发展的必经之路,其中美国、中国、日本等国家在该领域处于领先水平,相关企业包括美国波音公司、洛克达因公司、日本三菱重工、中国航天科技集团等。从国内来看,中国航天科技集团及其下属单位是我国氢氧发动机研制主力军。
近几年,我国在氢氧发动机领域取得的主要成果及进展有,2021年3月中国航天一院211厂研制出国内首个直径2.5米级重型氢氧发动机喷管,2022年9月中国航天六院25吨级闭式膨胀循环氢氧发动机整机热试车圆满成功,2024年3月长征八号团队成功实现氢氧末级发动机的全系统试车,2024年5月中国航天六院101所实现500吨级垂直双工位液体火箭发动机试验台考台点火试验。
新思界
行业分析人士表示,近年来,我国在氢氧发动机领域取得了显著进展,关键技术实现了全面国产化,为我国航天事业的发展提供了强大动力保障。作为清洁能源技术,氢氧发动机在航天航空、汽车、船舶等领域应用前景广阔,但目前来看,受高研发壁垒限制,氢氧发动机应用多集中在航天领域,其他领域应用尚不具备成熟条件。