北京
导读：据AutoNotion 2026年7月12日报道，德国卡尔斯鲁厄理工学院团队成功演示了一台无需传统压缩机的氢气涡轮发电原型机。该装置利用爆轰波在燃烧室内实现增压，可持续运行303秒并输出电力，是迄今无压缩机燃气涡轮最长发电运行纪录。
该原型机基于一项被称为压力增益燃烧的技术。在传统燃气涡轮中，燃烧过程大致在恒压条件下进行；而在该原型机中，燃烧本身产生超音速爆轰波，将气体压缩至所需压力。卡尔斯鲁厄理工学院指出，这些爆轰波源于燃烧室内部流动、波动与涡旋之间相互作用的流体力学不稳定性。
KIT热能技术与安全研究所所长丹尼尔·巴努蒂（Daniel Banuti）指出，传统燃气涡轮约50%的输出功率用于驱动压缩机压缩空气，这部分功率永远不会传递到发电机。该团队的目标是建造一台不依赖机械压缩机的涡轮。
该团队在2026年2月17日公布了试验结果。原型机使用氢气作为燃料运行了303秒并成功发电。4月，该原型机在汉诺威工业博览会上展出了五天。
需要指出的是，KIT公布的303秒运行时长与此前NASA的一项纪录进行了对比。NASA马歇尔太空飞行中心于2023年秋季进行的一次旋转爆轰火箭发动机热试中实现了251秒运行，产生超过5800磅推力。然而，该装置是火箭发动机燃烧室，而火箭本身不携带压缩机，因此与此次涡轮原型机并非同类技术。
此外，NASA综合旋转爆轰发动机系统项目在2025年12月的试验中实现了超过340秒的运行，使用液态甲烷和液氧推进剂，属于5000至10000磅推力级的着陆器发动机，运行时长超过了德国团队的纪录，但同样不是涡轮装置。
巴努蒂的表述更为审慎："我们是在这一过程中首个成功运行此类涡轮并发电的团队。"此前的研究中，爆轰燃烧器曾与涡轮轴发动机耦合，例如普渡大学研究人员在美国能源部项目中对罗尔斯-罗伊斯M250发动机进行的试验，但那些发动机仍保留了压缩机。无压缩机且能驱动发电机的配置与此前的尝试存在本质区别。
对于该技术的效率潜力，美国能源部国家能源技术实验室（NETL）评估认为，压力增益燃烧可为简单循环系统带来4至6个百分点的效率提升，联合循环中可提升2至4个百分点。巴努蒂提及的50%是指压缩机消耗的功率占比，而非移除压缩机后可回收的功率。高压空气仍然需要存在，热力学不会因改变机器的压缩方式而给予额外补偿。
NETL还列出了该技术面临的一系列待解难题：燃料喷射、燃料与空气混合、防止压力波从燃烧室逆向传播、可靠引发爆轰、维持真正的压力增益、控制氮氧化物和一氧化碳排放，以及承受高温燃气对涡轮叶片的脉动热负荷。KIT目前尚未公布其原型机的功率输出、效率数值或实测压力增益数据。
氢气并非该技术的必要条件。KIT表示该概念同样适用于其他燃料，但氢气因反应速度极快且能提供稳定升压而格外适合。选择氢气的另一个原因是其可通过可再生电力制备，区别于天然气。
在相关技术进展方面，贝克休斯已获得100%氢气工业涡轮认证用于船舶推进，罗尔斯-罗伊斯已使用氢气将公务机发动机推至全起飞功率，但这些机器均保留了传统压缩机。瓦锡兰则已成功将大型活塞发动机在100%氢气下运行并将电力接入西班牙国家电网。
2026年6月2日，NETL宣布了此类燃烧器的突破性进展，重点解决了启动不稳定性的问题。研究人员通过高保真计算流体力学优化了喷射器几何结构，设计了气动支柱构型，降低了喷射器两端的压降，在水冷试验台架上实现了在多种流量、空燃比和压力条件下的稳定持续爆轰波。
卡尔斯鲁厄与NETL正在解决同一类机器的不同技术瓶颈：前者实现了该装置连续运行五分钟并驱动发电机，后者解决了燃料和空气在启动时进入燃烧室的稳定性问题。两者目前均尚未形成可供商用的产品。该技术的下一步关键指标将是压力增益比、效率数值和氮氧化物排放数据，而不仅是更长的运行时间。
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