雖然目前有許多可用或正在開發的、用于減少重型設備二氧化碳排放量的技術，但沒有什么燃料比氫氣更接近“凈零”排放了。從各方面來看，它將成為未來的燃料，即使它直到本世紀中葉才被廣泛采用。

眼下已經有兩種不同的氫推進技術出現，它們具有兩個截然不同的發展路徑：

第一個是氫內燃機，它的技術原理是將壓縮氫氣通過燃料管路輸送到內燃機的氣缸中，通過火花塞點燃氣缸中的氣體，為傳統的傳動系統提供動力。

另一個是氫燃料電池，它由兩個電極組成——一個負極，一個正極——夾在電解質周圍。氫氣被送入負極端子，空氣被送入正極，產生化學反應，為驅動電動機的電池提供連續的電流。

無論使用哪種技術，只要機器或車輛中有氫氣，它們產生的尾氣排放就可以忽略不計，沒有二氧化碳，只有少量的水蒸氣。

氫氣竟然有這么多種顏色！

眼下氫動力發展面臨一個關鍵問題，那就是制氫的途徑并不一定是“凈零”的。當今最常見的制氫方法是天然氣的蒸汽還原產生的，也即使用甲烷作為基礎原料，通過蒸氣甲烷重整（Steam Methance Reforming，SMR）使甲烷吸熱轉化為H2和CO。這是制造氫氣的最便宜的方法，占氫氣市場的96%，其中大部分供給農業和半導體行業。

業內用顏色區分不同的制氫方式，以及對環境的影響。黑色、灰色或棕色氫是來自化石燃料；藍色氫也來自化石燃料，但它是使用碳捕獲技術來減少二氧化碳排放。綠色氫則是用電解水制氫，它被譽為環保主義者最向往的圣杯。

電解水制氫，是將水中的氫氣與氧氣分離，這種制氫方式被寄予厚望，因為這種方式不使用化石燃料，還可以用再生能源，如太陽能或風能，來提供源源不斷的清潔電力。事實上，核電也可以提供制造氫氣所需的電力，但是，后者將受到部分區域政策限制，不能被廣泛推廣應用。

氫內燃機與氫燃料電池

長期以來，JCB一直看好氫動力設備的發展前景，并持續探索氫內燃機和氫燃料電池?！拔覀冄芯苛嗽S多不同的燃料，發現氫氣更具潛力?！盝CB首席創新和發展官Tim Burnhope說。

其中一個推動因素是氫燃料電池動力設備在城區作業非常實用，JCB已經有7臺氫動力設備正在運行，它們的工地距離充電基礎設施比較近。如果是一些遠離電網（氫氣充電站）的采石場等施工作業就沒有那么幸運了，那里的設備承包商將需要投入更多的設施才行。

JCB于2020年5月發布首臺氫燃料電池挖掘機220X，當時這臺挖機已經在采石場進行了12個月的測試和評估，因此，JCB也給行業帶來了一些實際工況的使用數據。

“氫燃料電池在瞬態響應方面有點遲鈍?！盉urnhope說，“他們需要復雜的電子設備來管理燃料電池和電機之間的電源，還需要去離子水和大容量的冷卻裝置，并且對灰塵和振動很敏感?！币虼?，在JCB看來，氫燃料電池對于目前的非道路機械工況來說過于復雜和昂貴。

盡管如此，幾乎所有OEM制造商都在繼續試驗和探索氫燃料電池技術，特別是對于電池電機容量需求更大的大型設備和卡車。最近，三一推出了自卸車和攪拌車的概念機。沃爾沃建筑設備正在測試一款鉸接式卡車?？得魉拐谶M行多款應用于道路和非道路機械的氫動力電池?，F代工程機械在bauma 2022上首次推出了氫燃料電池驅動的HW155H概念挖掘機。

也許第一個商用氫燃料電池——Generac的EODev GEH2，該款發電機的靜態特性表現突出——可以解決非道路設備應用過程中的部分難題，比如振動、污染和其他挑戰。據悉，這款氫燃料電池已于從2022年第二季度開始由聯合租賃進行銷售。

氫內燃機技術發展迅猛

雖然大部分氫燃料電池技術仍在測試中，但氫內燃機提供與氫燃料電池幾乎相同的環境效益，并且它的商業可行性更高，生產成本更低。氫內燃機保留了柴油發動機的基本結構——氣缸、凸輪軸、缸體和曲軸——其頂端使用火花點火和燃油噴射。

在JCB，氫內燃機的研發已經進行了數十年，工程師們從無到有，構建自己的專用氫內燃機。目前，這些氫內燃機已經在JCB挖掘裝載機和伸縮臂叉裝車上得到應用，并于2021年5月首次亮相。

我們想出了一種全新的燃燒工藝，可以在超低壓力和溫度下工作，并且尾氣非常清潔，簡直難以置信?！盉urnhope說，“我們有很棒的渦輪增壓器，為發動機提供大量的空氣。氫氣可以產生更多的能量，我們可以最大限度地利用空氣，同時最大限度地減少氣瓶中的氫氣?！?

“除了活塞之外，氣缸蓋下方的所有部件都與我們的柴油發動機相同?！盉urnhope說，“因此，我們70%的零部件和供應鏈都是現成的?！?

低碳燃料內燃機或是通向未來的橋梁

康明斯非公路總監杰里米·卡森（Jeremy Carson）認為氫燃燒內燃機是柴油機的實際過渡。事實上，2022年康明斯已經公布其最新的燃料不限定（Fuel-Agnostic）平臺，該平臺可以兼容氫氣、天然氣、甲烷和其他生物燃料等。

康明斯將這些最新的燃料不限定（Fuel-Agnostic）——低碳燃料內燃機視為電池動力設備和燃料電池動力的過渡技術。Jeremy Carson還樂觀地認為，氫內燃機將在近十年內會有不錯的發展。因為這種新型“燃料不限定”發動機的前期成本將遠低于全電動或燃料電池的研發，從而降低了進入門檻；同時，它使得OEM制造商的氫動力切換更加順暢，也為氫基礎設施的建設贏得時間。