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氢能首席观察按：能源从来就是高科技行业。胖五和胖卡的登场，标志着我国氢能技术在航天、矿用等重型应用场景取得重大进展。  12月27日，我国现役火箭中技术跨度最大、运载能力最强的长征五号运载火箭“胖五”复飞成功！ 探月工程三期嫦娥五号发射任务，首次火星探测发射任务，载人空间站建设任务都将如期展开。同日，首台由国家能源集团和潍柴动力联合研制的国产200吨级氢燃料电池矿卡谍照曝光，预示着氢能及燃料电池加速迈向“特大重”领域。 胖五900多天，从失利走向成功，“胖五”完成了华丽的涅槃。其中，大推力发动机是重型火箭项目的卡脖子技术，对一个国家的综合工业实力要求很高。我国作为航天大国，液氧煤油发动机水平全球领先，但大推力无毒无污染的绿色推进器——液氢液氧发动机，被誉为火箭制造工业皇冠上的明珠，其设计、加工难度极大。  液氢液氧发动机由10万多个精确到微米级的零部件组成，所使用的燃料是零下253摄氏度的液氢和零下183摄氏度的液氧，均达到了低温的极限——“冰箭”由此得名。单就驯服液氢，一个字——难！零下252.7摄氏度的液氢，远远低于了冰点为零下209.8摄氏度的氮和零下218.4摄氏度的氧，一旦液氢遇到空气，氮、氧通通结冰，堵塞通路和涡轮泵，冰晶撞击管道的能量甚至会引爆液氢。 我国新一代运载火箭芯级的液氢液氧发动机的研制算得上白手起家。1970年，第一台氢氧发动机YF-70启动研制，但是由于基础工业落后和低温氢氧发动机的高难度，发展道路无比艰辛。1994年，首发的推力约8吨（真空）的YF-75是长征三号甲、乙、丙迄今为止的唯一可选的氢氧发动机。同年，日本H-II火箭首发射成功，标志着推力112吨（真空）的LE-7大推力氢氧发动机开始投用。为推动中国空间技术跨越式发展，长征五号芯一级YF-77火箭发动机于2001年正式立项。YF-77采用燃气发生器循环，双涡轮分别驱动液氢泵和液氧泵工作，具有混合比和推力调节优势，可大幅提高火箭运载能力。  历经十年艰苦攻关，2012年8月，YF-77发动机关键技术全部突破，累计试车22,000秒。2017年7月，长五首秀，火箭点火346秒时提前熄火，因发动机问题偏离轨道……此后的30个月、908天，上万名航天人实施技术和管理“双归零”，无数次跌倒又无数次爬起。YF-77的成功不但实现了我国氢氧发动机推力由8吨到70吨（真空）的跨越，而且有力推动了材料工艺、低温工程、氢能利用等相关领域的科技创新和进步。  客观而言，与历史上那些重型运载火箭相比，“胖五”还是个弟弟——YF-77可以说是世界新一代运载火箭氢氧发动机中推力最小的型号。不仅无法与德尔塔 IV火箭RS-68发动机的344吨（真空）推力相比，也远低于火神2发动机的137吨（真空）推力和日本H-IIA/B火箭上LE-7A的112吨（真空）推力。目前世界上现役大型运载火箭中，猎鹰重型运载火箭和三角洲4号重型运载火箭都压着“胖五”一头，前者的近地轨道有效载荷（LEO）约64吨，是长征5号的2.5倍。 胖卡 2018年10月，中国（海南）氢能及燃料电池高峰论坛上，国家能源集团与潍柴动力签署国产200吨级燃料电池矿卡研发协议。与一般的重卡相比，矿山机械属于绝对的“胖卡”，其对车辆动力，适应性等要求极高。 以曾经是全世界载重量最大的矿卡的卡特797F为例，自重200吨，载重400吨，发动机是24缸柴油发动机，排量117升，百公里油耗788升，最高车速67公里每小时，油箱容量超过7,500升。按一天8小时算，一天油费至少3万元人民币。福特猛禽号称皮卡中的巨无霸，卡特797载重量是其256倍。国家能源集团所属准能集团拥有全球最大的露天矿，仅一年矿用机械的柴油费用高达10亿元。  看中燃料电池矿卡的并非潍柴一家。2019年10月，英美资源宣布与ENGIE合作开发全球最大氢燃料电池矿卡。该车的燃料电池系统来自巴拉德动力，英美资源已向其下单采购900KW燃料电池模块；所用氢气来自可再生能源制取；加氢系统由普拉格提供，首个内部测试加氢站规模约1,000公斤/日。预计该车将于2020年面世，首先在南非波特希特斯勒斯铂金矿测试和验证，随后英美资源计划在全球部署这种兆瓦级燃料电池矿卡。  （文中图片来自央视网、潍柴动力、英美资源） |
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