新能源汽车之液氮发动机

在各种新能源动力的开发过程中，电动汽车的发展最引人注目，可以说是目前开发最成功的一种新能源汽车，特斯拉和比亚迪两家新能源汽车巨头也都投入巨资进行技术研发。但是电动汽车相比于燃油汽车最大的问题就是如何解决快速充电的问题，换句话说，电动汽车不同于燃油汽车，油量低时去加油站加完油就可以继续行驶。


液氮发动机的出现，给人以一种全新的方式去发展新能源汽车。这种发动机不使用燃料，当然也不存在环境污染的问题，它以液态氮气作为动力源，并以纯粹的氮气作为工作介质，直接利用高压氮气的膨胀做工来作为动力输出。这种发动机可以延续燃料发动机的成熟技术，具有很高的工作效率。


目前法国和美国等国家对液氮发动机进行了深入研究,美国华盛顿大学研制了一台以液氮为动力的气动原型汽车,是在一辆送邮局的货车上改装起来的。工作时,液氮经过低温泵升高至一定的压力,然后进入换热器,液态的氮在换热器中吸收热量成为高压气体,然后进入膨胀器膨胀做功,实现机械能的输出。

液氮发动机的工质液氮以的温度储存在杜瓦瓶里面,当发动机工作的时候,通过低温泵液氮先从储罐里被低温泵吸出并加压,然后通过一个预热器与流经其中的从膨胀器排出的废氮气进行换热而蒸发汽化。经过预热器的工质达到了较高的温度,大部分以气体状态进入主换热器与环境空气换热,温度进一步提升。进入膨胀器做功以前,氮气还要进入一个稳压器以达到平衡压力的作用,在膨胀器中做功以后流经预热器贡献余热后排到大气中。


目前锂电池的最大储能密度为720kJ/kg，而液氮的最大储能密度达到837kJ/kg。另外液氮汽车的经济性非常好，液氮作为制造液氧过程中的附加产物，制取成本非常低，约0.3~0.37 RMB/kg，液氮汽车的百公里约为40元，如果液氮大规模生产,液氮汽车不仅要好于电动汽车,而且还可以与传统的燃油汽车竞争。