汽车新型燃料

来源:用户上传      作者: 吴瑞红　郝　刚

　　近年来，国民经济及交通运输业的飞速发展,对能源的需求也日益增长。而另一方面,世界石油资源日趋减少,石油燃料短缺。同时,随着我国内燃机保有量的稳定增长,内燃机排放所带来的大气污染也日益严重,能导致温室效应的CO2也逐年增加。因此寻找一种清洁的汽车代用燃料已成为许多相关科技工作者的研究目标。
　　几大新型燃料、新型能源的优缺点比较：
　　
　　一、乙醇
　　
　　乙醇作为一种醇类燃料，具有和其他醇类颜料共有的优点：
　　1.醇类中含有氧基，碳氢比低，可实现无烟燃烧，污染轻微，燃烧干净，能显著降低CO的排放，在高纬度地区尤其有竞争力，因此酒精汽油也叫“环保汽油”；
　　2.醇燃料的辛烷值高，可通过提高压缩比来提高热效率；
　　3.醇的气化潜热大、蒸汽压力低，能降低缸内温度，减少发动机热负荷，降低NOX，减少压缩负功，并可提高充气系数；
　　4.醇的冰点比汽油低得多，故无需担心在环境温度比较低时，像汽油那样在化油器中容易结冰，影响化油器正常工作；
　　5.醇类的着火极限、燃烧速度快，在稀混合气时仍能保持较高的火焰传播速度，这就使得选择运转工况时有较大的自由度，有利于净化空气及降低油耗。
　　
　　二、DME（二甲醚）
　　
　　目前日本研究机构开发的一种称为DME(二甲醚),被认为是有希望代替汽油与液化天然气(LPG)的新型燃料。它最大
　　特点是在燃烧时绝不会产生任何黑烟，由于其成份不含硫所以也不会产生硫化物(SOx），氮氧化物(NOx)的生成量也比汽油和液化石油气要少。DME生产分为两类,一类是甲醇脱水法，在天然气中混入氧和水蒸气,高温加热合成甲醇,再将其脱水生成DME。另一类为直接合成法，将煤炭等原料从合成甲醇到脱水所有的反应均在同一容器中进行,从技术角度来看生产技术已近成熟。DME与汽油相比,十六辛烷值(自燃性)高,燃料可以充分燃烧,因此不容易产生氮氧化物。
　　
　　三、甲醇汽油
　　
　　甲醇是有机可燃化合物，可由天然气或煤炭经合成气采用铜基催化剂制备。其性质很适合于单独作为汽车燃料或按一定比例与汽油掺和作汽车燃料。
　　甲醇汽油的稳定性主要取决于混合液中的水分。当水分达到一定含量时甲醇会从基础汽油中分离,因此,使用甲醇汽油应严格控制水分。甲醇汽油对铜、铅、铋、镍、锌等合金不产生腐蚀，相反,在混合燃料中(乙醇汽油)掺入一定量的甲醇时,可抑制其他醇类的腐蚀。在醇燃料中含有低于0.2%的水能防止腐蚀,而大于0.3%会发生相分离,下层的水醇相形成电解质对某些金属产生电化学腐蚀。为此,在化油器或电喷系统可采用镀铬、镀镍处理。关于甲醇汽油使用的安全性，汽车的进气管温度一般存365℃～400℃之间,甲醇的自燃点为470℃,不同比例甲醇汽油的自燃点随加入甲醇的比例升高而升高,其使用温度均在自燃点以下,故有很大的安全系数。
　　
　　四、压缩天然气
　　
　　压缩天然气是一种燃烧充分、无硫、绝对安全和有利环境的燃料。改用压缩天然气的主要问题是储气罐太大太重,占了后背箱的三分之一。重量过重加速后轮胎磨损和破裂;主要好处是压缩天然气比汽油便宜得多，一立方米气(相当于一升油的能量）比一升汽油要便宜一半,经济性较好。因此也受到出租车的青睐,目前改用压缩天然气的车中,出租车占85％。此外,改气可以减少石油的消耗。
　　
　　五、液态轻烃
　　
　　使用液态轻烃燃料与使用天然气、液化石油气相比，具有较高热值，对人体没有毒害，对环境几乎达到零污染；运输、贮存、加注和车载都方便，尾气排放污染物大幅下降、价格便宜和轻烃加油站建站费用低等优点，是很好的汽车代用燃料。
　　轻烃的原料来源十分广泛，主要来源于油田、气田、天然气净化厂等生产过程中的伴生气凝析液和炼油厂、溶剂油厂、石油化工厂、乙烯工厂的副产品,如炼油厂生产的拔头油、轻石脑油、溶剂油厂生产的石油醚，油(气)田生产的稳定轻烃、天然气净化厂生产的“塔底油”等,上述原料都能作为轻烃原料。
　　
　　六、新型钠燃料电池
　　
　　汽车燃料箱装入的燃料为钠硼氢化物(NaBH),可在常规条件下储藏和携带。通过安装在车上的催化器装置,使NaBH溶液在行车过程中不间断的产生氢(燃料)而提供给燃料电池。失去氢的糊状物质（已变化为NaBO)被车的收集器所保存,在汽车燃料箱重新加注钠燃料时,由电泵从收集器里吸出NaBO，排入燃料加注站的化学反应设备中重新吸收氢而成为钠硼氢作燃料，这种钠燃料电池具有技术优越性,不仅技术障碍少,而且也利于在社会推广燃料电池汽车。
　　
　　七、太阳能电池
　　
　　目前，太阳能电池的主流是通过加工硅结晶来生产的“结晶硅系列”。由于能够使用半导体加工技术，因此主要以电机制造商为中心进行开发。而本田的太阳能电池主要通过层叠铜、铟、钾、硒等化合物薄膜来制造。与结晶硅系列产品相比，能够使用更少的材料制作太阳电池。因此，结晶硅系列最薄的厚度也有200微米(微米为100万分之1米)左右，而本田的产品成功地缩小到3微米。这样，生产时的能耗就减少到原来的1/6左右。
　　目前面临的问题是:将光能转换成电能时的转换效率非常低。要想获得相同的电力,必须有较大的面积。而且,由于批量生产的制造技术难度大,因此,太阳能电池制造商虽然认可CIGS的低发电成本及低能耗,但认为在一段时间内结晶硅系列仍将主导太阳能电池市场。
　　
　　八、结论
　　
　　从以上汽车新型燃料中我们可以看出，清洁的汽车代用燃料中电池燃料应为首选，我国也曾在“纯电动车”开发方面下功夫，虽有较大发展，但由于电池问题没有解决,没有什么大的突破。如铅酸电池,虽然廉价安全可靠，但能量低、重量高、体积大、续行里程短,还需要建设地面充电检测等设施，难于为地方政府、企业、用户所接受;而镍氢、锂离子、特别是燃料电池,虽然极具前途，但均很昂贵,且建设投入均很大,我国只能少量试点，集中进行。内燃机与电动机双驱动的混合动力技术,将成为一段时间内清洁燃料汽车商业化的主导。

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