淺談新能源在汽車中的應(yīng)用王俊文1

1、Anhui Vocactional & Technical College of Industry & Trade畢 業(yè) 論 文淺談汽車在新能源中的應(yīng)用Car in the new energy on the application所在系院： 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院 專業(yè)班級： 汽車檢測與維修技術(shù) 學生學號： 2010270226 學生姓名： 王俊文 指導教師： 李海娟 年 月 日淺談汽車在新能源中的應(yīng)用摘 要 隨著汽車保有量的增長和世界石油資源的日益減少；汽車尾氣對城市空氣污染加劇。汽車污染已經(jīng)嚴重的影響到生態(tài)的平衡很人們的生活，世界上各國都在千方百計降低汽車的燃料消耗和致力于

2、代用清潔燃料和新能源的開發(fā)研究工作，以減輕對石油資源的過分依賴和汽車尾氣對環(huán)境造成的危害。我國也已陸續(xù)出臺了一系列鼓勵節(jié)能環(huán)保和汽車新能源研發(fā)的政策，來緩解石油供需矛盾及環(huán)保問題。目前，醇類燃料、液化石油氣、天然氣等清潔能源在全世界范圍內(nèi)已得到較廣泛的運用，并取得了一定的節(jié)能環(huán)保效果。二甲醚、氫燃料電池、生物柴油等新型清潔能源也正在研發(fā)之中。氫燃料電池作為一種高效零污染的電化學能量轉(zhuǎn)換裝置，已被認為是未來汽車最理想的能源。雖然實現(xiàn)向氫經(jīng)濟過度還需一個漫長的過程。但汽車必將進入氫動力時代。關(guān)鍵詞：汽車 新能源 應(yīng)用Car in the new energy on the applicationP

3、ick toAlong with the growth of the auto possession and the world of oil resources are dwindling; Automobile exhaust air pollution in cities intensified. The pollution has serious influence on ecological balance is to people's lives, all countries in the world in every possible reduction of car f

4、uel consumption and commitment to the alternative clean fuel and development of new energy research work, in order to reduce oil resources to rely excessively on and car exhaust the damage to the environment. Our country also already has promulgated a series of encourage energy conservation and envi

5、ronmental protection and automobile new energy research development policy, to ease the contradiction between supply and demand of oil and environmental protection. At present, the alcohol fuels, liquefied petroleum gas, natural gas etc clean energy in the world scope has been a broad application, a

6、nd has obtained the certain energy-saving environmental protection effect. Dimethyl ether, hydrogen fuel cells, biological diesel oil and other new clean energy is also in research and development. Hydrogen fuel cells as a kind of high efficient zero pollution of the electrochemical device that conv

7、erts energy has been considered the most ideal energy future automobiles. Although realize the hydrogen economy excessive still need a long process. But the car will give into hydrogen age.Keywords: automobile new energy application目 錄摘要（中文） I摘要（英文） II引言III第一章 簡述汽車對環(huán)境產(chǎn)生的影響11.1 汽車對環(huán)境的污染11.2汽車對能源的影響2第

8、二章 汽車新能源及代用能源簡介32.1電動汽車42.2純電動汽車42.3混合動力汽車52.4燃料電池6 第三章 汽車新能源的發(fā)展趨勢83.1推廣柴油市場103.2發(fā)展替代燃氣能源113.3推廣混合動力汽車113.4逐步進入氫動力時代11第四章 氫能源汽車124.1氫動力應(yīng)于汽車的主要技術(shù)途徑124.1.1內(nèi)燃機用氫氣燃料124.1.2氫燃料電池電動車164.2世界各國氫能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀134.3我國氫能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀154.3.1中國氫能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略：154.3.2我國氫能源發(fā)展的現(xiàn)狀：16結(jié)論12致謝12參考文獻12引言 世界上各國都以減輕對石油資源的過分依賴和汽車尾氣對環(huán)境造成的危害。

9、世界各國對新能源的開發(fā)和新能源在汽車中的運用。 第一章 簡述汽車對環(huán)境產(chǎn)生的影響汽車改變了世界，豐富了人們的生活，作為現(xiàn)代化的代步工具給人類帶來了便利和快捷。隨著社會的不斷發(fā)展，車輛已經(jīng)超過十億量輛。而汽車運用中，在追求提高運輸生產(chǎn)效率，降低運輸成本的同時，也在危害著人類的生存；環(huán)境污染，能源消耗等問題實施困擾著人們，已經(jīng)成為了一種公害。汽車產(chǎn)生的公害主要表現(xiàn)為排放污染物、噪聲對環(huán)境的危害。汽車的排放污染對人們生活環(huán)境的污染和破壞最大。噪聲公害隨著人們環(huán)境一是的增強也越來越受到關(guān)注。1.1 汽車對環(huán)境的污染在大氣污染中， 溫室效應(yīng) 酸雨 臭氧層的破壞也越來越嚴重。溫室效應(yīng) 若是溫室效應(yīng)氣體濃度

10、不斷增加,則將使地表溫度增加,進而導致氣候的變化,其影響包括: 北半球冬季將縮短,并更冷更濕,而夏季則變長且更乾更熱,亞熱帶地區(qū)則將更乾,而熱帶地區(qū)則更濕. 由於氣溫增高,水汽蒸發(fā)加速,全球雨量每年將減少,各地區(qū)降水型態(tài)將會改變. 改變植物,農(nóng)作物之分布及生長力,并加快生長速度,造成土壤貧瘠,作物生長終將受限制,且間接破壞生態(tài)環(huán)境,改變生態(tài)平衡. 海洋變暖,海平面將於2100年上升 15-95公分,導致低洼地區(qū)海水倒灌,全世界三分之一居住於海岸邊緣的人口將遭受威脅. 改變地區(qū)資源分布,導致糧食,水源,漁獲量等的供應(yīng)不平衡,引發(fā)國際間之經(jīng)濟,社會問題. 臭氧層的破壞 地球的臭氧保護層減弱,將無法

11、遏阻紫外線對生物的傷害.自然生態(tài)及人體健康會有以下明顯的受害: 植物受損農(nóng)作物減產(chǎn),強烈的紫外線會破壞葉綠素,妨礙植物成長,甚至造成遺傳因子突變,果實產(chǎn)量驟減. 破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡,海中的生物及蝦,蟹無法抵擋強烈的紫外線而死亡,魚類會因缺少這些賴以為生的食物而無法生存. 免疫系統(tǒng)受抑制,哺乳類動物在強烈紫外線照射過度,皮膚癌及白內(nèi)障將加速危害人體健康. 造成氣象的變異,臭氣層遭破壞會使氣候變暖,加強溫室效應(yīng),間接促使海平面上升. 酸雨 正如之前所說的,空中本來就存在著硫化物,但是在我們生活中的代步工具如汽,機車等,在排汽時就會產(chǎn)生硫化物,另外就是在工業(yè)上大量使用石化燃料也會產(chǎn)生硫化物,當空中的

12、硫化物與雨水結(jié)合便會形成酸雨. 酸雨的特點在於影響緩慢但是卻具有累積性,跨國性,因為形成酸與的前兆物-硫化物及氮氧化物都能隨著風飄散而飄散的距離會從5公理到1000公理以外的地方,當酸雨的累積數(shù)量到達一定的程度便會造成土壤以及水質(zhì)"酸化",這時土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)會很容易被水給沖走,再貧脊的土壤上種植的農(nóng)作物的生長以及產(chǎn)量都會受到影響,也因為酸雨會破壞土壤使植物的生長受限以至於會使地球上的森林遭受到嚴重的破壞,也因此有人將酸雨稱為綠色瘟疫.一汽車廢氣污染（1）汽車排放物的種類 汽車尾氣污染物主要包括：一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、二氧化硫、煙塵微粒（某些重金屬化合物、鉛化合

13、物、黑煙及油霧）、臭氣（甲醛等）。據(jù)統(tǒng)計，每千輛汽車每天排出一氧化碳約3000kg，碳氫化合物200400kg，氮氧化合物50150kg；美國洛杉磯市汽車等流動污染源排放的污染物已占大氣污染物總量的90%。汽車尾氣可謂大氣污染的“元兇”。 （2）汽車排放物的危害汽車尾氣最主要的危害是形成光化學煙霧。汽車尾氣中的碳氫化合物和氮氧化合物在陽光作用下發(fā)生化學反應(yīng)，生成臭氧，它和大氣中的其它成份結(jié)合就形成光化學煙霧。其對健康的危害主要表現(xiàn)為刺激眼睛，引起紅眼病；刺激鼻、咽喉、氣管和肺部，引起慢性呼吸系統(tǒng)疾病。光化學煙霧能使樹木枯死，農(nóng)作物大量減產(chǎn)；能降低大氣的能見度，妨礙交通。 汽車尾氣中一氧化碳的含

14、量最高，它可經(jīng)呼吸道進入肺泡，被血液吸收，與血紅蛋白相結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，降低血液的載氧能力，削弱血液對人體組織的供氧量，導致組織缺氧，從而引起頭痛等癥狀，重者窒息死亡。 汽車尾氣中的氮氧化合物含量較少，但毒性很大，其毒性是含硫氧化物的3倍。氮氧化合物進入肺泡后，能形成亞硝酸和硝酸，對肺組織產(chǎn)生劇烈的刺激作用，增加肺毛細管的通透性，最后造成肺氣腫。亞硝酸鹽則與血紅蛋白結(jié)合，形成高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧。 汽車尾氣中的碳氫化合物有200多種，其中C2H4在大氣中的濃度達0.5ppm（十萬分之一）時，能使一些植物發(fā)育異常。汽車尾氣中還發(fā)現(xiàn)有32種多環(huán)芳烴，包括3,4-苯并芘等致癌物質(zhì)。當苯并

15、芘在空氣中的濃度達到0.012ug/m3時，居民中得肺癌的人數(shù)會明顯增加。離公路越近，公路上汽車流量越大，肺癌死亡率越高。 汽車尾氣中的二氧化硫和懸浮顆粒物，會增加慢性呼吸道疾病的發(fā)病率，損害肺功能。二氧化硫在大氣中含量過高時，會隨降水形成“酸雨”。 汽車尾氣中的鉛化合物可隨呼吸進入血液，并迅速地蓄積到人體的骨骼和牙齒中，它們干擾血紅素的合成、侵襲紅細胞，引起貧血；損害神經(jīng)系統(tǒng)，嚴重時損害腦細胞，引起腦損傷。當兒童血中鉛濃度達0.60.8ppm時，會影響兒童的生長和智力發(fā)育，甚至出現(xiàn)癡呆癥狀。鉛還能透過母體進入胎盤，危及胎兒。 二汽車噪聲污染汽車的環(huán)境污染除了對大氣的污染外，噪聲污染也是其中之

16、一。隨著車輛向快速和大功率方面發(fā)展，道路交通噪聲已成為一些大城市的主要噪聲。特別是車輛噪聲，占交通噪聲的80%左右。車輛噪聲以汽車噪聲影響最大。噪聲對人類和環(huán)境的危害是嚴重的，如果噪聲過大，會使人產(chǎn)生煩躁感。如果長時間地在噪聲很大的環(huán)境中會使人激動，發(fā)怒，甚至失去理智；總之噪聲不僅能引起人體的勝利改變的損傷，而且能導致對心理，生活和工作的不利影響。噪聲對兒童身心健康和智力發(fā)展的影響尤其嚴重。 根據(jù)國家的城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準，居民、文教區(qū)的標準值為晝間55分貝(A)、夜間45分貝(A)，居民、商業(yè)、工業(yè)混合區(qū)為晝間60分貝(A)、夜間50分貝(A)，工業(yè)集中區(qū) 為晝間65分貝(A)、夜間55分貝

17、(A)。但根據(jù)國家環(huán)保局1995年對46個城市的監(jiān)測，居民、文教區(qū)超標的城市達97.6，混合區(qū)超標的城市達86.1，工業(yè)集中區(qū)超標的城市為19.4。全國有三分之二的城市居民生活在噪聲超標的環(huán)境中。城市居民對噪聲的投訴比例占整個環(huán)境投訴比例的第一位，1.2汽車對能源的影響目前，汽車所依存的能源主要是不可再生的化石能源。根據(jù)評估，按照現(xiàn)在已經(jīng)探明的儲量和年開采量，以現(xiàn)在的世界能耗水平計算，作為目前主要能源的石油可開采41年，天然氣可開采63.4年。而隨著經(jīng)濟的發(fā)展，世界各國能源的消費量都處于快速增長的趨勢。能源消費量的日益增加與能源儲量日益減少的矛盾迫使我們不得不為汽車尋找新的替代能源。發(fā)展新能源

18、汽車也就成為解決日益嚴重的能源危機和環(huán)保壓力的唯一途徑，也是人類社會可持續(xù)發(fā)展的唯一道路。中國是能源消費大國，汽車每年約消耗我國汽油總產(chǎn)量的85%，柴油總產(chǎn)量的20%，預計到2010和2020年，汽車的燃油需求分別為1.38億噸和2.56億噸，為當年全國石油總需求的43%和57%，也就是說，到那時汽車將要消耗掉一半左右的自產(chǎn)、進口石油。而中國早已不再是上個世紀90年代的石油出口國，新增的石油需求將越來越多地依賴進口。中國石油對外依存度從1995年的7.6%增加到2000年的33.8%。2003年中國進口9100萬噸原油，比2002年增長31%。到2020年，中國石油消費量預計要達到4.5億噸左

19、右，中國石油消費占世界消費總量的比重也將進一步提高。那個時候的石油對外依存度將達60%。從國內(nèi)看，2003年中國的石油消費總量已經(jīng)超過日本，僅次于美國，位居世界第二位。到2020年中國石油供應(yīng)的一大半將依賴于國際資源。從目前我國石油勘探開發(fā)形勢看，在新探明儲量無重大突破的情況下，中國石油產(chǎn)量將在2020年之前呈現(xiàn)穩(wěn)定或小幅度增長態(tài)勢。2010-2020年期間的原油最大年產(chǎn)量也有可能達到2億噸。但這遠遠不能滿足我國的需要。國內(nèi)石油產(chǎn)量越來越無法滿足國內(nèi)需求已成定局。在石油資源日益緊張的現(xiàn)實面前。作為影響石油消費的首要因素，機動車的燃油消耗卻十分突出。2020年之前，中國汽車保有量將持續(xù)快速增長，

20、汽車燃油消耗是石油消費總量中增長最快的部分。 因此在石油資源日趨緊張、石油需求日益增大的情況下，提高節(jié)能技術(shù)改善燃油經(jīng)濟性的同時，新燃料的開發(fā)將成為緩解我國的能源壓力和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展最重要的因素。第二章 汽車新能源及代用能源簡介隨著汽車保有量的增長和世界石油資源的日益減少，各國都在千方百計降低汽車的燃料消耗和致力于代用燃料和新能源的開發(fā)研究工作，以減輕對石油資源的過分依賴。另一方面，汽車用的汽油、柴油造成的環(huán)境污染，也是人們使用其他清潔能源替代石油產(chǎn)品的重要原因。當前汽車尾氣中污染物已成為當前城市空氣污染的主要污染源之一。因此減少汽車尾氣污染物排放量已成為保護環(huán)境的迫切需要，使用清潔待用燃料是

21、減少汽車排放污染的有效途徑。因此，發(fā)展清潔代用燃料刻不容緩。以下是對主要汽車代用燃料和新能源的簡述：2.1電動汽車電動汽車是非常有發(fā)展前景的代用能源汽車。電動汽車是全部或部分由電能驅(qū)動電機作為動力系統(tǒng)的汽車，包括純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車三種類型。而蓄電池是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素，目前電動汽車上應(yīng)用最廣泛的電源鉛酸電池，但由于比能量較低，充電速度較慢，壽命較短，逐漸被其他蓄電池所取代。如納硫電池、鎳鉻電池、鋰電池、燃料電池等等2.2純電動汽車純電動汽車由電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)、去動力傳動系統(tǒng)等組成。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)

22、由驅(qū)動電動機、電源和電動機的調(diào)速控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機汽車相同新能源汽車電池類型從全球新能源汽車的發(fā)展來看，其動力電源主要包括鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池、鉛酸電池、超級電容器，其中鉛酸電池、超級電容器大多以輔助動力源的形式出現(xiàn)。 電動汽車的特點無污染、噪聲低。電動汽車無內(nèi)燃機汽車工作時產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，十分有利于環(huán)境保護和空氣的潔凈。同時電動機的噪聲也比內(nèi)燃機小。能源效率高、多樣化。電動汽車的能源效率已超過汽油機汽車，特別是在城市運行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動汽車更加適宜。電動汽車停止時不消耗電量。在制動過程中，電動機可自動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機，實現(xiàn)制動減

23、速時能量的再利用。另一方面，電動汽車的應(yīng)用可有效地減少對石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負荷，減少費用。結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便。電動汽車較內(nèi)燃機汽車結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)、傳動部件少，維修保養(yǎng)工作量小，當采用交流感應(yīng)電動機時，電機無須保養(yǎng)維護，更重要的是電動汽車易操作。動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短。2.3混合動力汽車混合動力汽車（Hybrid-Electric Vehicle, HEV）是彌補純電動汽車的不足二誕生的，它將電池和汽油內(nèi)燃機共用，既克服電池車續(xù)駛里程短的缺點，又減少排放污染。圖2.1.2 保時捷油電混合動

24、力汽車混合動力汽車由小排量燃油發(fā)動機、發(fā)電機、電池組、驅(qū)動電機、控制器和電氣設(shè)備等組成。按照能量合成的形式主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種?；旌蟿恿ζ嚨墓ぷ魈攸c是：電腦根據(jù)實際情況選擇最佳油-電工作模式工作。在市區(qū)慢速行駛時，靠電動機提供動力，停車等待時甚至連電動機也停止工作，不消耗動力，而電動機啟動快、扭矩大的有點正適合城市走走停停的使用特點。只有在蓄電池快耗盡時發(fā)動機才會工作，但此時發(fā)動機只為蓄電池充電，燃油消耗特別少。在高速公路巡航行駛時，系統(tǒng)會關(guān)閉電動機，只選擇發(fā)動機工作。此時發(fā)動機處于連續(xù)工作狀態(tài)，燃油經(jīng)濟性最佳，加上混合動力選用的發(fā)動機是小排量，所以比一般更省油。加速時電動機與

25、發(fā)動機聯(lián)合工作，加速性能相當出色。當踩下剎車做減速時，系統(tǒng)會把多余的動能轉(zhuǎn)化為電能儲存到蓄電池中。發(fā)動機持續(xù)工作時間長，動力性好，而電動機無污染、低噪聲，二者可取長補短，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上。2.4燃料電池燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的高效率發(fā)電裝置。燃料可以是氫氣、甲醇、石油氣、甲烷及其他能分解出氫的烴類化合物。目前大多是燃料電池汽車使用壓縮氫氣或液化氫氣作為燃料。圖2.1.3 氫燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)布局燃料電池以其特有的燃料效率高、質(zhì)量能量大、功率大、供電時間長、可靠性高、噪聲低及不產(chǎn)生有害排放物NO2等優(yōu)點正在引起

26、世界各國的注意。與內(nèi)燃機汽車相比， 燃料電池汽車有害氣體的排放量減少99%，CO2的生成量減少75%，電池能量轉(zhuǎn)換效率約為內(nèi)燃機效率的2-3倍。但燃料電池也存在著成本高、燃料在車上儲存的安全問題以及轉(zhuǎn)換效率不理想等諸多問題。燃料電池從總體看仍處于試驗眼界階段，要完全解決技術(shù)上的難題并降低成本，還需要一定的時間，但其是工人的未來汽車的主要清潔動力源。天然氣天然氣的主要成分是甲烷，因而氫含量達，硫、氮等雜質(zhì)少，不含芳香烴，加上天然氣的氣態(tài)燃料，容易也空氣混合，燃料燃燒完全，與其他化石燃料相比，車輛使用天然氣燃燒時僅排放極微量的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物，尾氣排放污染物較低。是世界公認的“清潔燃

27、料”。在目前世界能源消費構(gòu)成中，天然氣占大約21%。到2025年，這一比例將上升到近30%。但天然氣做汽車能源也有動力性較低、儲氣瓶、汽車用戶的初始投資較大等缺點。天然氣在一些國家的城市公共汽車及出租車上使用并大力推廣，已有約330萬兩天然氣汽車，而使用較多的是壓縮天然氣（CNG）汽車，全世界有CNG加氣站7000個。今年來又發(fā)展了液化天然氣（LNG），目前正在研究之中的是吸附天然氣（ANG）汽車。天然其已成為解決汽車大氣污染的主要清潔代用能源。圖2.2 天然氣汽車結(jié)構(gòu) 液化石油氣液化石油氣（Liquenfied Petroleum Gas，簡稱LPG）常溫常壓下是一種無毒、無色、無味的氣體。

28、其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯以及少量不易液化的乙烯和少量不易液化的戊烷。液化石油氣具有辛烷值高、氫含量大、硫、氮等雜質(zhì)少、熱值高、儲運壓力低等優(yōu)點，在發(fā)動機內(nèi)燃燒完全，排放污染低，是城市車輛比較理想的清潔燃料。但也存在著動力性比汽油汽車低等缺點。世界各國始終積極推廣液化氣汽車，目前世界車用液化氣消費量已達到500萬噸以上，燃用液化氣的汽車道道520萬輛以上，加氣站月28000多座，而且還在逐年增加。它與天然氣已成為重要的汽車清潔能源了。 生物質(zhì)液體燃料生物質(zhì)是指光合作用而產(chǎn)生的各種有機體，包括所有動植物和微生物。生物質(zhì)能量是太陽能以化學能形式儲存在生物中的一種能量形式，一種以生物質(zhì)為載體

29、的能量。生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油、天然氣的第四大能源。這些以葡萄糖、淀粉等物質(zhì)形式存在與植物內(nèi)部的能量，經(jīng)過生物技術(shù)的加工，就能夠轉(zhuǎn)變成乙醇、生物柴油、甲醇、二甲醚等燃料。生物質(zhì)能是來源于太陽能的一種可再生能源，具有資源豐富、含碳量低的特點。(1)醇類燃料醇類燃料目前主要有甲醇和乙醇。甲醇的來源廣泛，可以從煤、天然氣、木材和其他含碳物質(zhì)甚至垃圾中制取。乙醇的原料主要是含糖、含淀粉的農(nóng)作物，如甜菜、甘蔗、玉米、草桿等。甲醇和乙醇相比，都具有來源廣泛、豐富、抗暴性好，與石油燃料的理化性能相近等優(yōu)點。但同時春雷燃料吸水性強，化學活性高，容易發(fā)生早燃等缺點。醇類燃料汽車發(fā)展較早，到目前為止，在技術(shù)方

30、面和成本方面已達到實用階段。醇類燃料在汽車上的應(yīng)用主要有摻燒、純燒、和改質(zhì)三種。主要是以液態(tài)摻燒（與汽油以一定比例混合）形式應(yīng)用與點燃式發(fā)動機上。車輛使用醇類燃料，其尾氣中污染物一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物的排放量都比使用汽油低，雖然排氣中的醇類不完全燃燒產(chǎn)物甲醛、乙醛、甲醇含量較高，但通過在排氣管中采用適當?shù)拇呋瘎┘纯蓪⑴艢庵械募兹?、乙醛、甲醇含量大大降低。而且通過纖維素生產(chǎn)的乙醇使用秸稈、草皮、和樹皮，不會威脅人類的食物供應(yīng)。通過使用特定的酶將纖維素進行分解獲得簡單的糖類物質(zhì)，再把些糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化成能量使用。而且不需要重新改裝汽車就能有效地驅(qū)動汽車。目前世界上有一定數(shù)量的汽車采用醇類與汽油

31、摻燒的方法。在貧油及植物豐富的國家和地區(qū)能作為汽油的補充，已有較大的使用范圍。(2)生物質(zhì)柴油生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及動物油脂、廢餐飲油等為原料油通過酯交換工藝制成的甲酯或乙酯燃料。由于生物柴油屬可再生能源，所以對能源安全和保護環(huán)境具有重大意義。而且生物柴油不含對環(huán)境造成污染的硫化物和芳香烴，加上含有10%的氧，其燃燒更加完全，從而大大改善柴油車尾氣排放。這種燃料可作為柴油的替代燃料或添加劑供內(nèi)燃機使用。生物柴油在柴油機的使用方法有純燒和摻燒兩種。目前，由于生物柴油純燒在動力性、經(jīng)濟性、黏度和服飾橡膠和塑料等多方面的原因，應(yīng)用較少，大多是以一定的比例與

32、礦物柴油（普通柴油）相混合，形成生物柴油混合物進行摻燒。作為能源的一種補充，應(yīng)用于某些國家或地區(qū)。(3)二甲醚二甲醚（Dimethy Ether），簡稱DME，其化學式是CH3OCH3 在自然界中并不存在，但可以由生物質(zhì)、天然氣、煤等制取。二甲醚在常溫常壓下是無色、無味、無毒氣體。在大氣中二甲醚能夠在短時間內(nèi)分解為水和二氧化碳（半衰期只有5天），不會對環(huán)境造成破壞。作為柴油機代用燃料使用，二甲醚具有十六烷值高，不含S、N等雜質(zhì)，加上組成中含氧，尾氣排放造成的環(huán)境污染少，其CO和HC的排放比以柴油為燃料的柴油機有較大幅度的下降，因而是城市車輛比較理想的清潔燃料。但其也存在著潤滑性差、成本高、投資

33、較大等缺點。目前二甲醚在汽車上應(yīng)用的主渠道是用作壓燃式發(fā)動機的燃料，其使用方式主要有直接燃用純液態(tài)二甲醚和以二甲醚作為點火促進物質(zhì)兩種方式。但二甲醚仍然存在車成本和技術(shù)上等問題，主要用于化工領(lǐng)域，在汽車燃料領(lǐng)域上的應(yīng)用還不成熟。氫氣氫在常溫常壓下是無色、無味、無毒的氣體。氫可以燃燒，產(chǎn)生熱量。氫氣的來源主要是從水中通過裂解制取。雖然氫氣本身的天然儲量不大，但作為氫的來源水資源卻十分豐富，而且氫燃燒后生成物質(zhì)還是水，能形成資源的快速循環(huán)。氫氣燃料汽車，即以氫氣為能源的汽車，目前主要應(yīng)用的技術(shù)途徑有兩個：一是內(nèi)燃機汽車改用氫氣燃料；而是氫氣燃料電池電動車，這依賴于燃料電池技術(shù)的發(fā)展。氫氣發(fā)動機屬點

34、燃式發(fā)動機，可以有汽油機或柴油機改制。通常的氫氣使用方法有壓縮氫氣汽車、液化氫氣汽車和吸附氫氣汽車三種。與使用傳統(tǒng)能源的汽車相比，用氫氣做發(fā)動機燃料的汽車具有明顯的優(yōu)越性：潔凈無污染，能源轉(zhuǎn)化率高（40%以上），噪聲低，續(xù)駛里程可與汽油車相當。同時，氫氣來源廣泛。對于汽油發(fā)動機只需稍加改造，就可燃燒氫氣。所以有人認為未來的燃料是氫氣，氫氣燃料汽車是將來最有希望的交通工具。氫氣汽車還處于研究探索階段，真正應(yīng)用很少。目前具代表性的就是BMW公司已經(jīng)量產(chǎn)的Hydrogen 7，其搭載的是6.0升的V12雙燃料發(fā)動機，可以達到191千瓦強大動力，時速230公里小時。單獨依靠氫能可以行駛200公里。既可

35、以用氫驅(qū)動，也可以用汽油驅(qū)動（這款車完全可以以氫驅(qū)動，之所以采用雙燃料油模式。是因為目前加氫站還沒有得到大規(guī)模的普及，當氫被耗盡后，要有足夠的汽油來驅(qū)動車輛）。液氫罐也通過碳纖維復合材料、真空隔熱層及鋁箔等材料有效地降低了熱傳遞，安全問題得到了很好的解決。但使用氫驅(qū)動的百公里的費用是使用汽油的2-3倍。因此，以氫氣作為汽車燃料暫時存在成本問題，加上加氫站數(shù)量不多，使用氫動力車的普及受到了一定的制約 第三章汽車新能源的發(fā)展趨勢 3.1推廣柴油市場 與汽油發(fā)動機相比，柴油發(fā)動機具有高效率，低油耗，壽命長。使用可靠等特點。比汽油機的燃料消耗降低了45%到60%。平均效率卻要高出25%。在歐洲使用柴油

36、車已成大勢。據(jù)有關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計，接近50%的汽車都采用柴油發(fā)動機；西歐國家100%的重型車、90%的輕型車都采用柴油機，歐洲柴油轎車已占轎車年產(chǎn)量的32%，法國、西班牙、意大利等國更高達50%以上，在德國，出租車基本上都是柴油轎車。作為一種成熟的發(fā)動機技術(shù)，柴油車勢必在新一輪汽車能源競爭中占據(jù)重要的地位。除了傳統(tǒng)的柴油發(fā)動機，目前世界各國也在積極研發(fā)生物柴油技術(shù)。生物柴油取自天然植物。具有可再生，易于生物降解、燃燒污染物排放低等特點。在歐洲、生物柴油的份額已占成品油市場的5%以上。此外，政府還免除生物柴油90%的的稅收，極大地促進了生物柴油產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。在美國，能源部及環(huán)保局也提出鼓勵使用生物柴

37、油的政策，以減少對石油資源的消耗。3.2發(fā)展替代燃氣能源在我國，燃氣汽車在代用然來哦汽車中占到大約90%的份額。美國的目標是，到2010年，7%的公共汽車、50%的出租車和班車改為天然氣汽車。到2010年，德國天然氣汽車數(shù)量計劃達到10萬至40萬輛，加氣站將由180座增加到至少300座。然而由于氣體燃料體積能量密度低，燃氣汽車仍然存在動力不足、行駛里程較短等缺點，這也會在一定程度上成為制約燃氣汽車發(fā)展的主要因素。3.3推廣混合動力汽車混合動力系統(tǒng)非常合適汽車行駛工況變化，能夠滿足汽車動力性要求，統(tǒng)計表明在占80以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40，在市區(qū)還會跌至25，更為嚴重的

38、是污染環(huán)境。而混合動力汽車則針對不同的道路環(huán)境實施不同的供能方案，能大大降低排放污染程度。例如在城市運行時，當交通堵塞或遇到紅燈時發(fā)動機會關(guān)閉，當車隊移動時或信號燈轉(zhuǎn)為綠燈時駕駛者只要輕踩加速踏板，電動機就能驅(qū)動汽車前進。在市區(qū)內(nèi)當汽車發(fā)動機無效率空轉(zhuǎn)或車輛移動緩慢時，使用電動機作動力源不但對環(huán)境有利，而且還減少了噪音。因此，越是在交通日益擁擠的大城市使用混合動力汽車，就越能夠顯示出它的節(jié)能、環(huán)保、適應(yīng)能力廣的優(yōu)越性。平均油耗可降低30%以上，同時混合動力汽車的開發(fā)，也促進了驅(qū)動電機，動力蓄電池技術(shù)的提高，帶動這些新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為向燃料電池汽車轉(zhuǎn)型打下堅實基礎(chǔ)。3.4逐步進入氫動力時代燃料電

39、池作為一種高效零污染電化學能量轉(zhuǎn)換裝置，被認為是汽車動力電氣化核心部件的理想選擇；氫能燃料電池作為新一代汽車能源動力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型目標被全球所看好。人類通過持續(xù)不斷的努力。最終實現(xiàn)能源動力系統(tǒng)的根本轉(zhuǎn)型。實現(xiàn)向氫經(jīng)濟過度。仍將是一個比較漫長的過程。根據(jù)國內(nèi)外研究，預計燃料電池轎車的大規(guī)模商業(yè)化大約在2020年左右，最終的氫能經(jīng)濟會在2040-2050年之間實現(xiàn)。從而進入氫動力時代。 第四章 氫能源汽車4.1氫動力應(yīng)于汽車的主要技術(shù)途徑氫氣燃料汽車，即以氫氣為能源的汽車，目前主要應(yīng)用的技術(shù)途徑有兩個：一是內(nèi)燃機汽車改用氫氣燃料；二是氫氣燃料電池電動車，這依賴于燃料電池技術(shù)的發(fā)展4.1.1內(nèi)燃機用氫氣

40、燃料氫氣發(fā)動機屬點燃式發(fā)動機，可以由汽油機改制，也可以有柴油機改制。由汽油機改制要考慮噴氫器的安裝，由柴油機改制則要考慮加裝點火系統(tǒng)等問題。常用的氫氣使用方法有壓縮清漆汽車、液化氫氣汽車和吸附氫氣汽車三種。壓縮氫汽車：壓縮氫汽車是指以高壓氣態(tài)攜帶氫的氫燃料汽車，氫氣一20-25MPa的壓力儲存于高壓容器中。工作時經(jīng)降壓、計量和混合后進入汽缸，也可以直接噴入汽缸。由于燃料箱尺寸的問題，難以運用于汽車上。液化氫汽車：液化氫汽車是指以液態(tài)攜帶氫的氫燃料汽車，工作時液態(tài)氫經(jīng)升溫、降壓和計量，然后直接噴入汽缸，或在機外混合后進入汽缸。一般是直接噴入汽缸。但由于氫氣要在非常低溫條件下（-253攝氏度）才可

41、液化成液化氫。因此液態(tài)容器必須耐超低溫，材料要求很高，管道及閥門要求有極高的絕熱能力及耐低溫能力，而且各街頭處還必須非常密封。因此也有一定的難度。吸附氫汽車：吸附氫汽車是指以金屬氫化物或納米管攜帶氫的氫燃料汽車，工作時，儲存于金屬氫化物或碳納米管中的氫釋放出來直接噴入汽缸，或在機外與空氣混合后進入汽缸。4.1.2氫燃料電池電動車燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的高效率發(fā)電裝置。目前大多數(shù)燃料電池汽車使用壓縮氫氣或液化氫氣作為燃料。氫燃料電池裝置從本質(zhì)上說是水電解的一個逆裝置。是氫和氧通過電化學反應(yīng)生成水，并釋放出電能的過程。與使用傳統(tǒng)能源的汽車相比，用氫氣

42、做發(fā)動機燃料的汽車具有明顯的優(yōu)越性：潔凈無污染，能源轉(zhuǎn)化率高（40%以上），噪聲低，續(xù)駛里程可與汽油車相當。同時，氫氣來源廣泛。對于汽油發(fā)動機只需稍加改造，就可燃燒氫氣。所以有人認為未來的燃料是氫氣，氫氣燃料汽車是將來最有希望的交通工具。氫氣汽車還處于研究探索階段。4.2世界各國氫能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀美國：早在1994年，克林頓政府實施“新一代汽車合作計劃”（PNGV），耗資15億美元，開發(fā)3倍于當時燃料效益的新一代先進轎車。布什政府提出“自由轎車”（Freedom car）項目以及“自由燃料”（Freedom fuel）計劃（氫計劃），總共耗資17億美元，從事氫能燃料電池、氫能基礎(chǔ)建設(shè)與尖端車輛

43、科技的發(fā)展。美國政府在相關(guān)政策上積極鼓勵新能源汽車，對購買每輛零排放汽車補貼4000美元，并要求到20062007年聯(lián)邦機構(gòu)新購車輛應(yīng)有5%為氫燃料電池車，以后還將提高到20%。密執(zhí)安州2002年就在底特律建立了“下一代能源”工業(yè)區(qū)，同時還頒布了“氫氣高速路”計劃以及一些鼓勵措施，例如，購買氫動力汽車消費者可以享受減稅、免費泊車和洗車價格優(yōu)惠等便利。舊金山市共有90輛氫動力車在路上行駛，計劃2007年在洛杉磯、舊金山推出300輛燃料電池車，同時將現(xiàn)有的16個加氫站，2005年底增加到27個，2010年達到50個。同時，成立“加利福尼亞燃料單元伙伴協(xié)會”，與汽車制造商、環(huán)?？蒲袡C構(gòu)、政府部門和民

44、間組織聯(lián)手，從資金、技術(shù)、政策、宣傳、工業(yè)安全標準的設(shè)置上共同努力，推動燃料電池車的發(fā)展?？梢姡白杂扇剂稀庇媱潓嶋H上就是放棄電動汽車的研究而轉(zhuǎn)向燃料電池汽車，并要在2010年讓該類汽車在市場上占到25%的份額，在2020年廣泛推廣實用性的氫燃料電池車。美國政府堅信，到20152020年，燃料電池電動汽車和氫燃料的加注基礎(chǔ)設(shè)施，將一切準備就緒。日本：從世界范圍看，日本是新能源車技術(shù)發(fā)展速度最快的幾個國家之一，特別是在混合動力汽車的產(chǎn)品發(fā)展方面，日本居世界領(lǐng)先地位。在燃料電池汽車領(lǐng)域，日本從1993年起就開始實施"世界能源網(wǎng)絡(luò)"計劃，深入研究氫及其基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)，希望到2020

45、年逐步推廣氫能。小泉首相在2002年2月的施政方針明確表示：“燃料電池是打開氫能源時代大門的關(guān)鍵，希望能在3年內(nèi)投入使用?！?2002年，日本成立氫能與燃料電池展示項目組，當年投資20億日元，次年又投資25億日元。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省提出的目標是在2010年前要把燃料電池發(fā)動機的價格降低到普通汽油發(fā)動機的水平，并從政府機關(guān)開始普及燃料電池車。歐洲：2003年，歐盟發(fā)布了氫發(fā)展構(gòu)想報告和行動計劃，將在4年內(nèi)投資20億美元，計劃到2030年使氫燃料車的比例達到15%，2040年至少翻一番，并創(chuàng)立歐洲氫燃料電池合作組織?！皻W洲清潔城市運輸項目計劃”(CUTE)投資1850萬歐元,進行大規(guī)模的燃料電池公共汽

46、車示范試驗。參加這個項目的有9個國家，13個大城市，40個企業(yè)，31輛燃料電池公共汽車。從2002年6月到2006年7月長期進行證實性產(chǎn)品生命周期分析和對氫燃料供應(yīng)設(shè)施建設(shè)的運用驗證，應(yīng)用多種不同的氫加注裝置，為今后動態(tài)地實用化做準備。歐共體還提出了富有競爭性的“明日的汽車”計劃，以20032005年為目標，由汽車公司、汽車零部件公司、能源行業(yè)和化工行業(yè)等共同進行低排放車輛、零排放車輛開發(fā)，其中包括電動汽車用蓄電池、燃料電池在內(nèi)的先進動力系統(tǒng)，以及與此相關(guān)的重要技術(shù)（電子技術(shù)、輕量化材料、電子控制技術(shù)）開發(fā)。其它國家：除了上述國家之外，其它各國也在努力，希望在燃料電池方面能爭得一席之位。加拿大

47、：政府投入2.15億加元進行“氫能早期采用者計劃”，用于開發(fā)新觀念，包括氫能高速公路的建設(shè)?！凹幽么筮\輸燃料電池聯(lián)盟”，政府出資2300萬加元展示燃料電池車。還有，“加拿大燃料電池氫能社區(qū)伙伴”、“溫哥華燃料電池專案”以及“復合燃料電池運輸公共項目”等項目。同時，巴拉德公司支持加拿大政府在范庫弗峰和惠斯勒之間興建世界第一條氫能公路。通過使用建在公路上7個制氫點制取的氫氣，來促進車用氫燃料電池更廣泛的應(yīng)用，這僅僅是加拿大氫能長期發(fā)展計劃的一部分。新加坡：研究人員成功研制出一種新型氫燃料電池，可用于摩托車，他們還希望這種新型燃氫電池將來能在電視、收音機甚至手機等電器上使用。冰島：人口僅28萬，58

48、%的能源和近100%的電力來自水電和地熱，早在1999年就提出到2030年將率先建成氫經(jīng)濟，首先更換首都雷克雅未克的全部公交車，并使全部機動車和漁船使用氫燃料電池。韓國：對氫燃料技術(shù)的研究比美、日等國落后45年，但也公布了以氫為基礎(chǔ)的經(jīng)濟能源政策，希望到2020年陸續(xù)投資8.43億美元，使交通對原油的依賴減少20%。4.3我國氫能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀4.3.1中國氫能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略：與世界其它國家一樣，中國新能源汽車的研發(fā)工作也在如火如荼地進行著。“十五”期間，國家從維護能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車工業(yè)競爭力、實現(xiàn)國家汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮，設(shè)立“電動汽車重大科技專項”，組織企業(yè)、

49、高等院校和科技機構(gòu)，集中國家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進行聯(lián)合攻關(guān)。2001年2月，“十五”國家高新技術(shù)研究發(fā)展計劃（簡稱863計劃）電動汽車重大專項通過了科技部立項論證會，這是我國有史以來最大的新能源汽車科技專項項目正式啟動?？傮w投入24億人民幣，三大汽車集團、112家科研單位參與研發(fā)，同時制訂了三大戰(zhàn)略目標(實現(xiàn)我國車用潔凈燃料的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)換，減輕對石化能源需求的壓力；跳出先污染再治理的怪圈，首先解決大城市公交問題，改善城市大氣環(huán)境；跨越式發(fā)展，在世界汽車工業(yè)新一輪競爭中占領(lǐng)制高點)、“三橫三縱”研發(fā)布局（三橫：純電動車、混合動力汽車、燃料電池汽車；三縱：電池、電機、控制系統(tǒng)的零

50、部件）和新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略（優(yōu)先發(fā)展燃料電池汽車）；大力推進混合動力電動汽車；兼顧純電動汽車；根據(jù)我國的資源結(jié)構(gòu)，采取多樣化能源的發(fā)展戰(zhàn)略）。中國政府在提交給“氫能經(jīng)濟的國際伙伴”的報告中，提出一個目標：希望中國在21世紀中期向氫能經(jīng)濟發(fā)展。同時也制訂了燃料電池汽車批量生產(chǎn)的計劃：在2008年北京奧運會上，燃料電池汽車將投入使用，2010年實現(xiàn)萬輛級產(chǎn)量，2015年燃料電池汽車產(chǎn)量達到10萬輛。燃料電池汽車的研發(fā)得到國家和地方政府的大力支持。4.3.2我國氫能源發(fā)展的現(xiàn)狀：我國政府非常重視燃料電池技術(shù)，在“863計劃”中，已經(jīng)將燃料電池技術(shù)的開發(fā)作為重點項目，2002年首批74項課題開始攻關(guān)，2003轉(zhuǎn)入關(guān)鍵技術(shù)攻堅和產(chǎn)業(yè)化前期準備階段。并在“十五”期間，繼續(xù)立項資助燃料電池的研究開發(fā)，重點研制質(zhì)子交換膜燃料電池。近年來，我國在燃料電池汽車的主要成績：“鳳凰”氫燃料電池樣車上海通用的泛亞汽車技術(shù)中心以GL8公務(wù)商用車為原型，研發(fā)出一款氫燃料電池樣車：“楚天一號” 武漢理工大學與東風汽車公司聯(lián)手，成功研制出以25kW氫燃料電池作為動力的轎