氢，一种理想的未来清洁替代能源。

一、什么是氢？

氢（Hydrogenium），是一种化学元素，元素符号H，在元素周期表中位于第一位。氢通常的单质形态是氢气，无色无味无臭，是一种极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体。医学上用氢气来治疗疾病

氢的概述图

二、氢，一种理想的未来能源载体

寻找清洁替代能源，是汽车发动机工业实现节能减排的重要路径之一。而氢，是一种理想的未来能源载体。摸清氢的“脾气”，把这活泼的小分子变成驱动内燃机的安全燃料，是北京理工大学机械与车辆学院孙柏刚教授团队做了16年的事。

8月中旬，孙柏刚和团队成员正在调试玉柴集团的氢内燃机。内燃机一次次轰鸣，他们一次次记录、分析，研究提升内燃机功率和扭矩的最佳方案。氢内燃机高效、低碳，能实现近零污染物排放。但要用好氢能，并不容易。

玉柴K05氢内燃机开发团队合影

三、顺着氢的“脾气”做设计

氢内燃机保留了传统内燃机的主要结构和系统。它和汽油机、柴油机的区别，主要在于燃料不同。氢活泼，也易燃。这些特性，给内燃机的研发带来许多新问题。

由于氢可燃范围广，容易在内燃机进气道发生回火，回火就是提前在不该燃烧的地点发生了燃烧。它会损伤内燃机的气门和进气道，甚至使氢内燃机无法正常工作。

孙柏刚带领的团队建立了包含进气道和气缸的氢内燃机一维/三维仿真模型，做了一系列试验，发现不同工况下发生回火的原因也不同。

刚开始实验那段时间，他们曾被一种不明原因的回火困扰，这个问题卡了他们两三个月。反复排查分析后大家发现，竟然是小小的点火线圈“作祟”。

找到原因后，问题也迎刃而解——团队给每个气缸都换上了独立的点火系统。

在传统内燃机上的那些“约定俗成”，在氢面前都不灵了。真正的氢内燃机，一定要顺着氢气自身的“脾气”做设计。

四、氢内燃机技术的应用

如今，北京理工大学氢内燃机团队已相继突破了氢内燃机总体设计等多项氢内燃机关键技术；基本建立了一套具有国际先进水平的完整实验平台系统，成为中国为数不多的能够进行氢内燃机整机测试的完整实验平台之一；他们还为国内多家重点企业开发了多种氢内燃机。

从2017年起，团队就尝试推动氢内燃机的市场化应用，为企业提供技术服务。不过，从开发出原型机到最终商用，企业还需要付出艰苦卓绝的努力，进行上百项测试。“企业不了解氢的‘脾气’，和企业合作时，团队毫无保留。随着氢内燃机得到更加广泛的应用，更多在实验室难以发现的问题逐渐暴露出来。孙柏刚团队已经提前布局，进行技术储备。他们正在和制造厂家合作，研究氢内燃机的相关核心零部件。

孙柏刚（右一）与中国第一辆氢内燃机轿车合影

  今年50岁出头的孙柏刚，头发已然全白。他说，经过十几年的历练，这支“特别能吃苦”“特别团结”的氢内燃机团队，已经能够打硬仗、啃硬骨头了！