現(xiàn)代汽車新技術(shù) 課件 第二章 代用燃料汽車

第二章代用燃料汽車清潔燃料汽車氣體燃料汽車氫燃料和生物燃料汽車（一）清潔燃料汽車

基本概念中國(guó)清潔燃料面臨的挑戰(zhàn)

汽柴油組成與排放的關(guān)系

國(guó)外清潔燃料的變化趨勢(shì)及發(fā)展動(dòng)向我國(guó)車用汽油及柴油質(zhì)量現(xiàn)狀清潔汽油生產(chǎn)技術(shù)及發(fā)展方向清潔柴油生產(chǎn)技術(shù)及發(fā)展方向

車用清潔燃料的定義美國(guó)清潔空氣條例（CAA）對(duì)車用清潔燃料的定義是：能使汽車排氣污染，低于常規(guī)汽油或柴油的燃料或能源對(duì)當(dāng)前的我國(guó)情況而言，能使汽車排氣達(dá)到我國(guó)于2000年1月1日頒布實(shí)施的汽車排放強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14761-1999，GB17691-1999和GB3847-1999的車用燃料，在中國(guó)范圍內(nèi)就應(yīng)被認(rèn)為是清潔燃料清潔燃料汽車的定義

凡使用車用清潔燃料，并證明其排放尾氣能達(dá)到在汽車行駛國(guó)家或地區(qū)法定的汽車排放限值的汽車，稱為清潔燃料汽車

車用清潔燃料車用清潔燃料有：天然氣、液化石油氣、醇類和汽油的混合物，電（包括帶料凈化和重整系統(tǒng)的車用燃料電池），以及新配方汽油。煉油工業(yè)正面臨環(huán)保及汽車雙重壓力環(huán)境車用燃料汽車中國(guó)加入WTO2008年在我國(guó)舉辦綠色奧運(yùn)汽車工業(yè)國(guó)際化、現(xiàn)代化汽車排放標(biāo)準(zhǔn)（歐II、歐III）執(zhí)行的時(shí)間表提前中國(guó)清潔燃料面臨的挑戰(zhàn)清潔燃料生產(chǎn)實(shí)施中

面臨的瓶頸問(wèn)題

改進(jìn)生產(chǎn)工藝所需的巨大投資清潔燃料價(jià)格同普通燃料的競(jìng)爭(zhēng)性政府的激勵(lì)機(jī)制我國(guó)大氣環(huán)境污染狀況大氣污染酸雨:SOx

溫室效應(yīng):CO2,CH4,NOx,臭氧層破壞:氟氯烴光化學(xué)煙霧:NOx,汽車尾氣SOx

、NOx

、HC、顆粒物PM大氣污染物中機(jī)動(dòng)車排放分擔(dān)率(%)汽油組成對(duì)排放的影響降低硫含量，可顯著減少SOx排放，有限度減少NOx、CO、HC和有毒物排放；降低芳烴含量，可明顯減少尾氣中有毒物質(zhì)排放；加入含氧化合物，可提高抗爆性，使燃燒完全，降低CO、HC排放，但對(duì)NOx、有毒物排放影響不顯著；降低烯烴，可明顯降低同臭氧結(jié)合傾向。柴油組成與排放的關(guān)系隨著硫含量的增加，尾氣中的SOX增加隨著多環(huán)芳烴的增加，NOX和PM增加，而CO和HC下降隨著十六烷值的增加，CO和HC排放顯著下降，NOX排放略有下降，但PM增加硫含量對(duì)汽車排放的影響硫含量從450ppm降低至50ppm烯烴含量對(duì)汽車排放的影響烯烴含量從20%降低至5%芳烴含量對(duì)汽車排放的影響芳烴含量從45%降低至20%車用柴油十六烷值與排放關(guān)系車用柴油多環(huán)芳烴含量與排放關(guān)系控制途徑：汽車生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)生產(chǎn)使用清潔燃料提高汽車壓縮比電子噴射閉環(huán)控制催化轉(zhuǎn)換器汽油缸內(nèi)直接噴射PM捕集過(guò)濾器廢氣再循環(huán)控制機(jī)動(dòng)車尾氣排放

降低揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）排放減少毒性空氣污染物（Toxics）排放苯、1.3丁二烯、甲醛、乙醛、多環(huán)有機(jī)物

減少氮氧化物（NOX）的排放減少顆粒物（PM2.5、PM10）排放

提高尾氣催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化效率和使用壽命

清潔燃料的主要目標(biāo)清潔汽油的一般特性

盡可能低的苯含量

較低的蒸汽壓盡可能低的硫含量

較少的芳烴較少的烯烴較低的終餾點(diǎn)

添加含氧化合物足夠量的汽油清凈劑清潔車用柴油的一般特性

降低多環(huán)芳烴含量提高十六烷值盡可能低的硫含量

限制密度范圍較低的終餾點(diǎn)添加柴油清凈劑

國(guó)外車用汽油的發(fā)展趨勢(shì)

盡可能低的苯含量

較低的蒸汽壓盡可能低的硫含量較少的芳烴較少的烯烴較低的終餾點(diǎn)

添加含氧化合物足夠量的汽油清凈劑

降低多環(huán)芳烴含量提高十六烷值盡可能低的硫含量

限制密度范圍較低的終餾點(diǎn)添加柴油清凈劑

國(guó)外車用柴油的發(fā)展趨勢(shì)美國(guó)含氧汽油及新配方汽油1990.11美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)“空氣清凈法”修正案1992.11含氧汽油開始（含氧量<2.7wt%）1995.1新配方汽油簡(jiǎn)單模型1998.1復(fù)雜模型開始2000第二階段開始44個(gè)CO超標(biāo)地區(qū)9個(gè)臭氧超標(biāo)城市美國(guó)新配方汽油的市場(chǎng)份額含氧汽油新配方汽油

32％常規(guī)汽油國(guó)內(nèi)車用汽油質(zhì)量現(xiàn)狀硫含量高

集團(tuán)公司2000年平均硫含量為0.05%，最低0.01%，最高0.10%。烯烴含量高

集團(tuán)公司2000年90#汽油烯烴含量平均45.7%，最高為60%，最低為17%。

芳烴含量低

集團(tuán)公司汽油芳烴含量平均為15%左右，最高為35%，最低為6.5%。苯含量低，平均約為1%左右

II類汽油*

III類汽油*

我國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)**

苯含量,%

≤2.5

≤1.0

≤2.5

烯烴含量，%

≤20

≤10

≤35

芳烴含量，%

≤40

≤35

≤40

含氧化合物，%

≤2.7

≤2.0

≤2.7

硫含量，ppm

≤200

≤30

≤800

*《世界燃油規(guī)范》，美歐日汽車制造商協(xié)會(huì)建議的理想標(biāo)準(zhǔn)

**2000年7月1日起開始執(zhí)行

國(guó)內(nèi)外汽油標(biāo)準(zhǔn)的差別國(guó)內(nèi)外汽油與柴油組成烷基化+異構(gòu)化+醚化催化裂化重整34%~~33%~33%世界中國(guó)~80%

其它~20%催化裂化柴油世界

主要是直餾柴油中國(guó)

一部分來(lái)自催化裂化，一部分來(lái)自加氫精制汽油

降低催化裂化汽油中烯烴的技術(shù)降低汽油硫含量技術(shù)生產(chǎn)高辛烷值組分技術(shù)清潔汽油生產(chǎn)技術(shù)

硫含量高

2000年集團(tuán)公司輕柴油硫含量平均為0.15%，最高達(dá)到0.5左右%。十六烷值呈下降趨勢(shì)

2000年集團(tuán)公司0#柴油的十六烷值為48左右

氧化安定性差

2000年集團(tuán)公司0#柴油實(shí)際膠質(zhì)平均35mg/100ml

芳烴及多環(huán)芳烴含量高

2000年集團(tuán)公司輕柴油芳烴含量平均為19.46%，多環(huán)芳烴含量平均為11.02%，最高為16.96%。國(guó)內(nèi)輕柴油質(zhì)量現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外柴油標(biāo)準(zhǔn)的差別柴油質(zhì)量提高途徑

影響我國(guó)輕柴油質(zhì)量的主要項(xiàng)目是硫含量、氧化安定性和十六烷值。

需要通過(guò)不同程度的加氫工藝來(lái)解決，如：加氫精制、加氫裂化、加氫脫芳、加氫改質(zhì)、加氫異構(gòu)等

柴油精制技術(shù)提高柴油十六烷值、降低柴油密度技術(shù)中壓加氫裂化技術(shù)生物脫硫技術(shù)柴油添加劑清潔柴油生產(chǎn)技術(shù)

符合中國(guó)原油特點(diǎn)和煉油生產(chǎn)之國(guó)情汽油、柴油盡可能低硫汽油烯烴與芳烴合適的比例提高汽油辛烷值提高柴油十六烷值提高柴油氧化安定性代用燃料的開發(fā)利用我國(guó)清潔燃料的發(fā)展方向代用燃料目前使用最廣泛的代用燃料是壓縮天然氣（CNG），液化天然氣（LNG）和液化石油氣（LPG）。我國(guó)已制定了壓縮天然氣和液化石油氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。1、加強(qiáng)清潔燃料生產(chǎn)的總體規(guī)劃2、加大技術(shù)開發(fā)投資和建設(shè)投資3、加強(qiáng)環(huán)保、汽車和煉油三方協(xié)調(diào)、合作4、制訂適合我國(guó)國(guó)情的汽、柴油標(biāo)準(zhǔn)5、結(jié)合我國(guó)資源狀況制定代用燃料開發(fā)規(guī)劃總結(jié)（二）氣體燃料汽車一、天然氣和液化石油氣

1、天然氣和液化石油氣總概

2、壓縮天然氣汽車（CNGV）

3、液化石油氣汽車（LPGV）二、氫氣三、國(guó)內(nèi)氣體燃料汽車的發(fā)展情況天然氣和液化石油氣天然氣和液化石油氣總概壓縮天然氣汽車（CNGV）液化石油氣汽車（LPGV）天然氣和液化石油氣總概

汽車石油燃料面臨的挑戰(zhàn)氣體燃料主要是天然氣，包括液化石油氣，是繼煤和石油之后的第三大能源。隨著城市交通的不斷發(fā)展，汽車排放已成為當(dāng)今城市大氣的主要污染源。70年代以來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到使用氣體燃料（天然氣、液化石油氣和沼氣）具有低污染和清潔的特點(diǎn)，從而加速了天然氣汽車的發(fā)展。特別是在交通密集的城市，推廣使用天然氣汽車，不僅可節(jié)約石油資源，降低燃料費(fèi)用，而且作為一種"清潔燃料"，可大大降低城市污染。壓縮天然氣汽車（CNGV）

CNG汽車是采用已定型的汽油車，在保留原車供油系統(tǒng)的情況下，經(jīng)改裝增加一套使用壓縮天然氣的裝置。使改裝后的汽車既可使用天然氣又可使用天然氣又可使用汽油做燃料，成為壓縮天然氣—汽油兩用燃料系統(tǒng)的汽車。橇裝式L－CNG汽車加氣站液化石油氣汽車什么是LPG液化石油氣（LiquefiedPetroleumGas，簡(jiǎn)稱LPG）是以三個(gè)或四個(gè)碳原子的烴類（如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯）為主的混合物，常溫常壓下是無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味的氣體，具有辛烷值高、抗爆性能好、熱值高、儲(chǔ)運(yùn)壓力低等優(yōu)點(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的汽車代用燃料。

LPG應(yīng)用可能性分析表1列出了LPG與天然氣、汽油的一些物理性質(zhì)的比較情況。表2LPG車與汽油車的燃料經(jīng)濟(jì)性比較表1LPG與天然氣、汽油的物理性質(zhì)比較性質(zhì)液化石油氣丙烷丁烷天然氣（甲烷）汽油（90#）H/C原子比2.672.5042~2.30沸點(diǎn)/℃-42.1-0.5-161.530~90熱值/MJ·kg-145.7746.3950.0543.90辛烷值111.59513092著火溫度（常壓下）/℃466430537390~420火焰?zhèn)鞑ニ俣?cm·s-1383733.839~47火焰溫度/℃1970197519182197表2LPG車與汽油車的燃料經(jīng)濟(jì)性比較燃料2001年10月市場(chǎng)零售價(jià)元·t－1元·L－1

燃料消耗/L燃料消耗費(fèi)用/元節(jié)省燃料費(fèi)/元汽油3866.92.719.22525.00——LPG3272.71.8011.09919.985.02（1）大幅度減少?gòu)U氣的排放，有利于環(huán)境保護(hù)。

LPG和CNG是比汽油更“清潔”的燃料，但天然氣中未燃燒的甲烷等成分對(duì)大氣溫室效應(yīng)影響較大，需在內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)燒掉或選用新的催化劑加以處理。而LPG的蒸發(fā)溫度低，霧化性能好，更易于與空氣混合，且LPG的燃燒速度比汽油快8%~21%，即LPG能在與汽油相同的燃燒時(shí)間內(nèi)燃燒得更充分，因此LPG汽車排氣中的CO、HC、NOx等有害成分大為減少，沒(méi)有黑煙和積炭。（2）大幅度降低汽車的燃料費(fèi)用

LPG的熱值比汽油高約4%~5%，且從理論空燃比看，一定量的空氣匹配的LPG比汽油燃料消耗少約6%[1]，所以燃用LPG的燃料費(fèi)用比燃用汽油要節(jié)省，對(duì)不同車型燃料費(fèi)節(jié)省不等，一般汽車燃用LPG比燃用汽油可節(jié)省燃料費(fèi)用5.0元/100km（如表2所示）。天然氣的熱值略高于汽油，但理論混合氣的熱值要比汽油低，隨著甲烷含量的增加，天然氣的熱值有所降低，因此，采用LPG作為車用燃料，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。另外，天然氣的著火溫度為537℃，火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷枰^高的點(diǎn)火能量，汽油的著火溫度為390~420℃，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤烨艺T導(dǎo)期較短，抗爆性較差，而LPG介于兩者之間，只要適當(dāng)調(diào)整點(diǎn)火提前角，即可獲得較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性[2]。（3）延長(zhǎng)汽車使用壽命汽車使用汽油作為燃料稀釋了運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑油，運(yùn)動(dòng)部件潤(rùn)滑情況變差，加快了零部件的磨損。LPG主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等化合物，沸點(diǎn)低，揮發(fā)性好，在燃燒過(guò)程中不產(chǎn)生焦油、無(wú)積炭，且呈氣態(tài)，潤(rùn)滑油不會(huì)被稀釋，更換時(shí)間為汽油車的3倍左右，且LPG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音小，因而發(fā)動(dòng)機(jī)耐用，使用壽命為汽油車的3倍[1]。（4）改善汽車性能，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。LPG辛烷值高達(dá)100~110，比優(yōu)質(zhì)汽油高8％~16%，故抗爆性能好，LPG進(jìn)入空氣混合器之前為氣態(tài)，與空氣混合均勻，燃燒充分，由于LPG的辛烷值高，所以可適當(dāng)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，這對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率有明顯作用；而且LPG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、低速性能比汽油車好，尤其適用于車輛擁擠、人口密集的大城市使用。天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的研究法辛烷值為130，具有高的抗震性能，兩者均優(yōu)于汽油的抗爆性，可用于高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率[3]。（5）低溫啟動(dòng)性好實(shí)驗(yàn)證明，在環(huán)境溫度－30℃時(shí)，LPG汽車無(wú)須采取特別措施仍可順利啟動(dòng)。（6）安全性能可靠由汽油車改裝成的LPG汽車的鋼瓶上設(shè)有安全閥，其開啟壓力為2.55MPa，壓力過(guò)大時(shí)它自動(dòng)開啟放散。鋼瓶上還設(shè)有限流閥和緊急切斷閥，當(dāng)輸液管發(fā)生斷裂漏氣時(shí)，限流閥短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)切斷漏氣。發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作或發(fā)生意外時(shí)，緊急切斷閥立即關(guān)閉以切斷液化氣。蒸發(fā)器是全密封組件，當(dāng)汽車熄火、停車時(shí)，調(diào)壓閥自動(dòng)關(guān)閉燃料的供給。車用LPG系統(tǒng)設(shè)有安全保護(hù)裝置，不易泄露，LPG的比重是0.54，即使稍有泄露，在極短的時(shí)間內(nèi)空氣含量很難達(dá)到1.7%~9.7%的爆炸極限，而且自燃溫度為458~481℃，比汽油的220~260℃高，火焰?zhèn)鞑ニ俣容^低且誘導(dǎo)期較長(zhǎng)，即使因意外事故碰撞亦不會(huì)爆炸燃燒。（7）緩解我國(guó)汽車燃料短缺的供需矛盾。我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展階段，交通運(yùn)輸事業(yè)迅猛發(fā)展，汽車數(shù)量以100萬(wàn)輛/年的速度遞增，對(duì)汽油資源需求量大幅度增加，以石化生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)品LPG作為汽車動(dòng)力燃料調(diào)整了動(dòng)力燃料能源結(jié)構(gòu)，既緩解了汽油供應(yīng)緊張的問(wèn)題又滿足交通事業(yè)迅猛發(fā)展的需要。

（8）易于壓縮，攜帶方便。壓縮天然氣制造成本相對(duì)較高，其儲(chǔ)存容器的絕熱性（甲烷易蒸發(fā)，沸點(diǎn)－162℃）是制約其發(fā)展的主要原因之一。而LPG可以液態(tài)攜帶，較為方便[4]。

LPG盡管在資源上不如天然氣豐富，安全性也稍遜于天然氣，但由于它易于攜帶，與傳統(tǒng)的液體燃料汽車更相通，而且將來(lái)隨著燃油稅的出臺(tái)，零售汽油的“含稅價(jià)”會(huì)比現(xiàn)在高出很多，因而在兼顧動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，LPG汽車將得到率先發(fā)展。液化石油氣汽車（LPGV）

LPG汽車按燃料供給系統(tǒng)的不同可分為三種：?jiǎn)稳剂希↙PG）汽車、兩用燃料（LPG和汽油）汽車及雙燃料（LPG和柴油）汽車。裝配液化石油氣的捷達(dá)轎車國(guó)內(nèi)氣體燃料汽車發(fā)展情況

中國(guó)氣體燃料汽車的發(fā)展初期是從燃?xì)鈽O豐富的油田和新疆、大慶等地興起的，接著汽車尾氣污染嚴(yán)重而又有資源的城市開始發(fā)展。當(dāng)中國(guó)氣體燃料汽車的市場(chǎng)開始達(dá)到一定的規(guī)模時(shí)，必然要促進(jìn)和帶動(dòng)我國(guó)的汽車工業(yè)對(duì)它的關(guān)注和參與。例：一汽氣研所投放滬州市公交公司CAGl02N公交車10臺(tái)CNG客車，經(jīng)運(yùn)行試驗(yàn)良好；長(zhǎng)安勝利汽車公司LPG／汽油兩用燃料中巴將批量投放市場(chǎng)；松花江LPG／汽油兩用微型車已上國(guó)家生產(chǎn)目錄；捷達(dá)、富康、夏利等一批LPG／汽油兩用燃料轎車，以及上汽集團(tuán)的鳳凰氫燃料電池轎車和清華大學(xué)的氫燃料車也都研制成功。但是應(yīng)看到，中國(guó)主機(jī)廠對(duì)燃?xì)馄嚢l(fā)展的研究還僅僅處于研究、試驗(yàn)，試車的初級(jí)階段，與國(guó)外先進(jìn)的成熟的規(guī)模系列化對(duì)比還有相當(dāng)大的距離。但是這些汽車主機(jī)廠的參與對(duì)最終在我國(guó)發(fā)展氣體燃料汽車，實(shí)現(xiàn)適合我國(guó)國(guó)情的燃?xì)馄嚠a(chǎn)業(yè)將起到重要作用。（三）氫燃料汽車氫氣氫是一種高效燃料，每公斤氫燃燒產(chǎn)生的能量為33.6kW.h，是汽油的2.8倍，而且氫氣燃燒具有著火界限寬，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤旌忘c(diǎn)火能量低等特性，故氫汽車的總?cè)剂闲时绕蛙嚫?0%。另一方面，氫燃燒的產(chǎn)物主要是水和極少量氮氧化物，不會(huì)產(chǎn)生CO，CO2等含碳化物和硫化物。從能源和環(huán)境保護(hù)角度看，氫汽車將是今后城市和城市間理想的交通工具。氫氣是一種清潔的能源載體，以氫為燃料的燃料電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車是未來(lái)城市理想的交通工具。

Opel車內(nèi)部設(shè)計(jì)圖氫燃料電池

氫燃料電池汽車是利用氫氣在燃料電池中與氧氣發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生出驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電力，推動(dòng)汽車前進(jìn)。因此，其是電動(dòng)汽車的一種，而并非傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車。目前世界上結(jié)構(gòu)最緊湊、動(dòng)力強(qiáng)勁的新款燃料電池是通用汽車公司研究的。它的動(dòng)力密度達(dá)到每升1.75千瓦，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。該電池組的體積為819×140×508毫米(58升)，重量為82公斤，持續(xù)動(dòng)力輸出為102千瓦。該電池組還可應(yīng)付更高的峰值要求，在短時(shí)間內(nèi)提供高達(dá)129千瓦的電力。這個(gè)尺寸比一般的內(nèi)燃機(jī)還要小。

氫燃料電池氫燃料的優(yōu)點(diǎn)氫燃料電池車的爭(zhēng)奪氫燃料電池要克服的困難兩種氫提取方案推動(dòng)氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)化新技術(shù)為中國(guó)汽車提供機(jī)遇氫燃料的優(yōu)點(diǎn)可降低溫室效應(yīng)氣體排放保證能源安全和能源供應(yīng)的多樣性提高空氣質(zhì)量提高工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力分散型的能源供應(yīng)有利于滿足發(fā)展中國(guó)家能源需求的增長(zhǎng)并降低因此而造成的污染氫燃料電池車的爭(zhēng)奪通用汽車中國(guó)投資有限公司科學(xué)技術(shù)部經(jīng)理王子延認(rèn)為主要有三方面的因素促進(jìn)了氫燃料電池技術(shù)的發(fā)展。能源安全問(wèn)題。目前石油已成為關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的戰(zhàn)略資源。尋找石油的替代品也就成為擺在科學(xué)家面前的重要問(wèn)題，可以再生的氫因此進(jìn)入人們的視野。不久前，美國(guó)政府宣布投資12億美元用于氫燃料電池的研發(fā)。環(huán)保。盡管目前汽車環(huán)保技術(shù)已非常先進(jìn)，但傳統(tǒng)能源排放產(chǎn)生的CO2問(wèn)題卻難以解決。而氫燃料只會(huì)產(chǎn)生水，可謂是“零排放的清潔能源”。汽車工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。通用公司CEO瓦格納曾表示，氫燃料電池可以把汽車從“污染耗能”的指責(zé)中根本地解脫出來(lái)。

氫燃料電池要克服的困難成本的問(wèn)題。由于要用到貴金屬鉑，因此成本居高不下。一般來(lái)說(shuō)，僅燃料電池堆的成本就在每千瓦2000-5000美元左右。也就是說(shuō)，要制造一個(gè)能功率為100千瓦的氫燃料電池組，就要20-50萬(wàn)美元，這顯然是非常不經(jīng)濟(jì)的。

氫的儲(chǔ)存問(wèn)題。由于氫常溫常壓下為氣態(tài)，因此在車上如何攜帶氫也就成為一大難題。目前，常用的辦法是將氫加壓700公斤，變成液態(tài)，用耐高壓的復(fù)合材料瓶?jī)?chǔ)存。

加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施缺乏，這是困擾氫燃料電池汽車真正商業(yè)化的一個(gè)大問(wèn)題。目前，通用就與殼牌合作，計(jì)劃建立12家加氫站試運(yùn)行。同時(shí)，通用、豐田還提出在現(xiàn)有汽油中重整產(chǎn)生氫，而在每輛車上僅加一個(gè)小型汽油重整裝置的過(guò)渡辦法。兩種氫提取方案

氫燃料電池被稱為“零污染”電池，由氫和氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生能量，副產(chǎn)品只有水。目前，氫的來(lái)源一般是天然氣和沼氣。此外，可以通過(guò)電解水將氫和氧分離而提取氫。而電能則可以通過(guò)煤或核反應(yīng)堆發(fā)電來(lái)產(chǎn)生。目前，美國(guó)政府對(duì)于提取氫的能源來(lái)源存在兩個(gè)方案。一個(gè)方案是開發(fā)再生能源，如風(fēng)力和太陽(yáng)能；另一個(gè)方案是通過(guò)燃燒煤和核反應(yīng)堆等獲得能量。對(duì)于這兩種方案，美國(guó)國(guó)會(huì)存在爭(zhēng)論，目前仍無(wú)定論。不過(guò)，歐洲對(duì)于以上兩個(gè)方案態(tài)度比較明確。目前歐盟出臺(tái)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，要求到2010年，22％的電能和12％的其他能源要來(lái)自于再生能源。而美國(guó)目前沒(méi)有這方面的規(guī)定。由于氫的提取需要消耗其他能源，因此，科學(xué)家指出，如果使用煤等碳?xì)淙剂蟻?lái)提取氫，則會(huì)排出導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體。美國(guó)麻省理工學(xué)院的最新研究表明，考慮到燃油效率和溫室氣體的排放，到2020年以前，燃料電池車不會(huì)比一輛柴油-電力混合動(dòng)力車要好。因?yàn)楝F(xiàn)在幾乎所有的氫燃料都來(lái)自于天然氣。采用風(fēng)力和太陽(yáng)能可以解決這一問(wèn)題，但目前成本太高。麻省理工學(xué)院能源與環(huán)境試驗(yàn)室研究員邁科姆·韋斯表示：“如果忽視氫燃料的制造和運(yùn)輸問(wèn)題而單純地談?wù)撊剂想姵剀?，容易產(chǎn)生誤導(dǎo)作用?！?/p>

推動(dòng)氫燃料電池車產(chǎn)業(yè)化首先是瞄準(zhǔn)合適的用戶群，瞄準(zhǔn)功率小、路線相對(duì)固定、行程較短、工況相對(duì)較為簡(jiǎn)單的旅游觀光車、高爾夫球車、車站機(jī)場(chǎng)行李拖車、機(jī)場(chǎng)擺渡車等，因其所需功率小，價(jià)格可使用戶接受；所需加氫站規(guī)模小、投資小、建站利用率高、車輛易維修、市場(chǎng)需求量較大，是燃料電池商業(yè)化應(yīng)用的最好切入點(diǎn)。其次還可從燃料電池新材料應(yīng)用及制作工藝上降低使用成本。產(chǎn)品價(jià)格高往往是由前期研發(fā)階段的高投入和后期生產(chǎn)制作使用的材料價(jià)格造成的。質(zhì)子交換膜和碳纖維紙等原材料價(jià)格非常高，如果加大生產(chǎn)規(guī)模，將會(huì)減少這部分原料的成本；催化劑現(xiàn)在是鉑金制成的，價(jià)格較貴，目前，技術(shù)人員正在研究使用一種替代材料用作催化劑；雙極板是石墨材料制成，經(jīng)研究，現(xiàn)在較過(guò)去3年降低了60%的成本，而且隨著技術(shù)進(jìn)步和批量生產(chǎn)，還有降價(jià)空間。另外，由于燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)里配套的零件沒(méi)有專門的廠家生產(chǎn)，更沒(méi)有相應(yīng)的科研力量解決這種需求，這部分配件的價(jià)格也非常高。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的空氣泵在滿足燃料電池所需壓力的情況下，不能同時(shí)達(dá)到大流量的需求，而國(guó)外一臺(tái)空氣泵的價(jià)值就達(dá)20萬(wàn)―30萬(wàn)美元。因此，發(fā)展氫燃料電池必須從降低原材料價(jià)格入手。氫早已在工業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用，特別是在合成氨工業(yè)中，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。目前經(jīng)濟(jì)上現(xiàn)實(shí)可行的制氫技術(shù)是由天然氣或煤轉(zhuǎn)化技術(shù)為基礎(chǔ)的。以天然氣為原料制氫，首先通過(guò)甲烷蒸汽重整，在相當(dāng)高的溫度下(約900℃)將天然氣轉(zhuǎn)化為CO和H2合成氣，將合成氣冷卻后經(jīng)過(guò)水蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，使合成氣中的CO轉(zhuǎn)化成CO2，并產(chǎn)生更多的氫氣，再采用變壓吸附工藝將氫氣從上述反應(yīng)所產(chǎn)生的CO2和H2混合氣體中分離出來(lái)。以煤為原料的制氫技術(shù)是以煤氣化技術(shù)為基礎(chǔ)的，并采用與天然氣制氫相類似的流程，將氫氣從CO2和H2混合氣體中分離出來(lái)，剩下的CO2加以回收，并可加壓打入地下儲(chǔ)存。由于混合氣體中CO2的濃度很高，因此可以用較低成本實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離收集。從而，以煤氣化為基礎(chǔ)的制氫技術(shù)還可望實(shí)現(xiàn)二氧化碳近零排放的目標(biāo)。此外，氫的制取還可以由核能和可再生能源來(lái)獲得。世界各國(guó)氫動(dòng)力車發(fā)展概況氫燃料車發(fā)展案例米其林PSI(MICHELIN-PSI)氫動(dòng)力車馬自達(dá)RX-8氫氣轉(zhuǎn)子引擎車乙醇燃料汽車根據(jù)全球汽車燃料的發(fā)展趨勢(shì),今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)石油仍然是最主要的燃料。然而石油并不是取之不盡用之不竭的,同時(shí),其帶來(lái)的污染問(wèn)題也越來(lái)越引起人們的重視,這也需要我們不斷開發(fā)新的符合環(huán)保要求的汽車燃料。而醇類燃料以其高熱值、低污染和可再生的巨大優(yōu)勢(shì)成為汽車燃料的替代品引起人們的注意和推廣使用在愈來(lái)愈注重環(huán)保的現(xiàn)代社會(huì)，酒精燃料作為一種清潔無(wú)污染燃料，是未來(lái)能源使用的發(fā)展趨勢(shì)之一。醇類燃料的性能乙醇的性質(zhì)與汽油相近,在汽油機(jī)上使用乙醇汽油(即汽油2乙醇混合燃料)技術(shù)已十分成熟,我國(guó)已經(jīng)在一些地區(qū)推廣使用,而乙醇燃料與柴油的理化性質(zhì)差別較大,乙醇與柴油的相溶性較差,在柴油機(jī)上使用柴油醇(即柴油2乙醇混合燃料)遇到的問(wèn)題也較多。通過(guò)對(duì)乙醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和乙醇柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)表明:①通過(guò)對(duì)混合燃料的理化性質(zhì)測(cè)試,混合燃料的表面張力、黏度有一定程度降低;沸點(diǎn)與乙醇接近;十六烷值會(huì)有所損失;加入少量助溶劑可以得到穩(wěn)定的混合燃料。②在相同的工況下,混合燃料的燃油消耗率會(huì)增加,主要是由于乙醇的熱值比柴油和汽油低。但發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率平均可以提高1%～2%。③混合燃料的含氧量提高,主要是由于乙醇的含氧量比汽油和柴油的含氧量大的多,這有助于促進(jìn)隨著技術(shù)進(jìn)步,英國(guó)AAE技術(shù)公司、美國(guó)純能源公司等相繼開發(fā)出低成本添加劑,解決了柴油與乙醇的互溶性、潤(rùn)滑性、腐蝕性等問(wèn)題后,由于它不需要對(duì)柴油機(jī)做任何改動(dòng),因此使乙醇柴油混合燃料的大量應(yīng)用成為可能。酒精汽車在國(guó)外巴西為應(yīng)對(duì)上世紀(jì)70年代中期以來(lái)幾次世界石油危機(jī)的挑戰(zhàn),減少對(duì)石油進(jìn)口的依賴,巴西開始研發(fā)酒精燃料,充分利用本國(guó)的農(nóng)業(yè)資源,尤其是甘蔗種植的優(yōu)勢(shì),制定了以甘蔗為主要原料的酒精燃料發(fā)展計(jì)劃。經(jīng)過(guò)近30年的努力,巴西不僅成為酒精生產(chǎn)大國(guó),而且掌握了生產(chǎn)酒精燃料的成熟技術(shù)。目前,巴西全國(guó)使用乙醇汽油(汽油中添加一定比例的無(wú)水酒精)燃料的汽車達(dá)1550萬(wàn)輛,摩托車350萬(wàn)輛；完全用含水酒精作燃料的酒精汽車達(dá)220萬(wàn)輛。巴西已成為世界上唯一不供應(yīng)純汽油的國(guó)家,也是世界上以酒精為汽車燃料最為成功的國(guó)家之一加拿大近日,加拿大聯(lián)邦政府宣布,世界上第一個(gè)以植物纖維素乙醇為燃料的車隊(duì)在加拿大誕生。加拿大自然資源部部長(zhǎng)和Iogen公司總裁親自為聯(lián)邦車隊(duì)添加這種從小麥秸稈中提煉出來(lái)的乙醇燃料。

與其它乙醇燃料相比,纖維素乙醇來(lái)源于農(nóng)作物秸稈或木材廢料,而不是農(nóng)業(yè)食品。使用乙醇汽車可以大量減少溫室氣體的排放,使加拿大人有一個(gè)持續(xù)的未來(lái),

因?yàn)榧幽么蠼煌üぞ咚欧诺臏厥覛怏w占整個(gè)國(guó)家溫室氣體排放量的25%。而且,使用農(nóng)作物秸稈或木材廢料生產(chǎn)纖維素乙醇也為加拿大農(nóng)村開辟了新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

作為可再生燃料大戰(zhàn)略的一部分,加拿大政府自上世紀(jì)80年代中期就開始資助乙醇研究和開發(fā),并自1992年起免除了乙醇燃料的聯(lián)邦政府稅。瑞典據(jù)瑞典《每日新聞》6月27日?qǐng)?bào)道，瑞典首都斯德哥爾摩交通部門已廣泛使用再生燃料為動(dòng)力的公共汽車，并在歐盟的支持下，開展一項(xiàng)將以酒精燃料為動(dòng)力的公共汽車推廣到歐洲其他大城市的項(xiàng)目。按照這個(gè)項(xiàng)目，今后兩年，西班牙、荷蘭、英國(guó)和意大利的一些城市將從斯德哥爾摩租借一部分以酒精燃料為動(dòng)力的公共汽車進(jìn)行試運(yùn)行。這種以酒精燃料為動(dòng)力的公共汽車已經(jīng)在斯德哥爾摩運(yùn)行了20多年，除了在剛使用時(shí)汽車會(huì)散發(fā)輕微氣味外，酒精燃料汽車對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何副作用。今天，斯德哥爾摩市內(nèi)的公共汽車已經(jīng)全部更換成酒精再生燃料驅(qū)動(dòng)的汽車。在歐盟決定全面推廣再生燃料的公共交通之際，斯德哥爾摩的酒精汽車成了最受關(guān)注的再生燃料節(jié)能交通工具。目前在斯德哥爾摩行駛的酒精汽車是以從巴西進(jìn)口的甘蔗中提煉的酒精做燃料的，價(jià)格比汽油便宜。歐盟許多國(guó)家已經(jīng)在考慮大規(guī)模開展酒精燃料的開發(fā)。例如，地