汽车新能源的发展趋势---氢动力
供应。通过使用特定的酶将纤维素进行分解获得简单的糖类物质,再把些糖类物质转化成能量使用。而且不需要重新改装汽车就能有效地驱动汽车。目前世界上有一定数量的汽车采用醇类与汽油掺烧的方法。在贫油及植物丰富的国家和地区能作为汽油的补充,已有较大的使用范围。
2.4.2 生物质柴油
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,以及动物油脂、废餐饮油等为原料油通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料。 由于生物柴油属可再生能源,所以对能源安全和保护环境具有重大意义。而且生物柴油不含对环境造成污染的硫化物和芳香烃,加上含有10%的氧,其燃烧更加完全,从而大大改善柴油车尾气排放。
这种燃料可作为柴油的替代燃料或添加剂供内燃机使用。生物柴油在柴油机的使用方法有纯烧和掺烧两种。目前,由于生物柴油纯烧在动力性、经济性、黏度和服饰橡胶和塑料等多方面的原因,应用较少,大多是以一定的比例与矿物柴油(普通柴油)相混合,形成生物柴油混合物进行掺烧。作为能源的一种补充,应用于某些国家或地区。
2.4.3 二甲醚
二甲醚(Dimethy Ether),简称DME,其化学式是CH3OCH3 在自然界中并不存在,但可以由生物质、天然气、煤等制取。二甲醚在常温常压下是无色、无味、无毒气体。在大气中二甲醚能够在短时间内分解为水和二氧化碳(半衰期只有5天),不会对环境造成破坏。作为柴油机代用燃料使用,二甲醚具有十六烷值高,不含S、N等杂质,加上组成中含氧,尾气排放造成的环境污染少,其CO和HC的排放比以柴油为燃料的柴油机有较大幅度的下降,因而是城市车辆比较理想的清洁燃料。但其也存在着润滑性差、成本高、投资较大等缺点。
目前二甲醚在汽车上应用的主渠道是用作压燃式发动机的燃料,其使用方式主要有直接燃用纯液态二甲醚和以二甲醚作为点火促进物质两种方式。 但二甲醚仍然存在车成本和技术上等问题,主要用于化工领域,在汽车燃料领域上的应用还不成熟。
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2. 5 氢气
氢在常温常压下是无色、无味、无毒的气体。氢可以燃烧,产生热量。氢气的来源主要是从水中通过裂解制取。虽然氢气本身的天然储量不大,但作为氢的来源水资源却十分丰富,而且氢燃烧后生成物质还是水,能形成资源的快速循环。
氢气燃料汽车,即以氢气为能源的汽车,目前主要应用的技术途径有两个:一是内燃机汽车改用氢气燃料;而是氢气燃料电池电动车,这依赖于燃料电池技术的发展。
氢气发动机属点燃式发动机,可以有汽油机或柴油机改制。通常的氢气使用方法有压缩氢气汽车、液化氢气汽车和吸附氢气汽车三种。
与使用传统能源的汽车相比,用氢气做发动机燃料的汽车具有明显的优越性:洁净无污染,能源转化率高(40%以上),噪声低,续驶里程可与汽油车相当。同时,氢气来源广泛。对于汽油发动机只需稍加改造,就可燃烧氢气。所以有人认为未来的燃料是氢气,氢气燃料汽车是将来最有希望的交通工具。氢气汽车还处于研究探索阶段,真正应用很少。
目前具代表性的就是BMW公司已经量产的Hydrogen 7,其搭载的是6.0升的V12双燃料发动机,可以达到191千瓦强大动力,时速230公里/小时。单独依靠氢能可以行驶200公里。既可以用氢驱动,也可以用汽油驱动(这款车完全可以以氢驱动,之所以采用双燃料油模式。是因为目前加氢站还没有得到大规模的普及,当氢被耗尽后,要有足够的汽油来驱动车辆)。液氢罐也通过碳纤维复合材料、真空隔热层及铝箔等材料有效地降低了热传递,安全问题得到了很好的解决。但使用氢驱动的百公里的费用是使用汽油的2-3倍。因此,以氢气作为汽车燃料暂时存在成本问题,加上加氢站数量不多,使用氢动力车的普及受到了一定的制约。
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汽车新能源的发展趋势---氢动力 第3章 汽车新能源的发展趋势
3. 1 推广清洁柴油车,开拓生物柴油市场
与汽油发动机相比,柴油发动机具有高效率,低油耗,寿命长。使用可靠等特点。
比汽油机的燃料消耗降低了45%到60%。平均效率却要高出25%。在欧洲使用柴油车已成大势。据有关机构统计,接近50%的汽车都采用柴油发动机;西欧国家100%的重型车、90%的轻型车都采用柴油机,欧洲柴油轿车已占轿车年产量的32%,法国、西班牙、意大利等国更高达50%以上,在德国,出租车基本上都是柴油轿车。作为一种成熟的发动机技术,柴油车势必在新一轮汽车能源竞争中占据重要的地位。
除了传统的柴油发动机,目前世界各国也在积极研发生物柴油技术。生物柴油取自天然植物。具有可再生,易于生物降解、燃烧污染物排放低等特点。在欧洲、生物柴油的份额已占成品油市场的5%以上。此外,政府还免除生物柴油90%的的税收,极大地促进了生物柴油产业的快速发展。在美国,能源部及环保局也提出鼓励使用生物柴油的政策,以减少对石油资源的消耗。
3. 2 发展液化石油气、压缩天然气等替代燃气能源
在我国,燃气汽车在代用然来哦汽车中占到大约90%的份额。美国的目标是,到2010年,7%的公共汽车、50%的出租车和班车改为天然气汽车。到2010年,德国天然气汽车数量计划达到10万至40万辆,加气站将由180座增加到至少300座。然而由于气体燃料体积能量密度低,燃气汽车仍然存在动力不足、行驶里程较短等缺点,这也会在一定程度上成为制约燃气汽车发展的主要因素。
3. 3 开发推广混合动力汽车
混合动力系统非常合适汽车行驶工况变化,能够满足汽车动力性要求,统计表明在占80%以上的道路条件下,一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40%,在市区还会跌至25%,更为严重的是污染环境。而混合动力汽车则针对不同的道路环境实施不同的供能方案,能大大降低排放污染程度。例如在城市运行时,当
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汽车新能源的发展趋势---氢动力
交通堵塞或遇到红灯时发动机会关闭,当车队移动时或信号灯转为绿灯时驾驶者只要轻踩加速踏板,电动机就能驱动汽车前进。在市区内当汽车发动机无效率空转或车辆移动缓慢时,使用电动机作动力源不但对环境有利,而且还减少了噪音。因此,越是在交通日益拥挤的大城市使用混合动力汽车,就越能够显示出它的节能、环保、适应能力广的优越性。平均油耗可降低30%以上,同时混合动力汽车的开发,也促进了驱动电机,动力蓄电池技术的提高,带动这些新兴产业的发展,为向燃料电池汽车转型打下坚实基础。
3. 4 逐步转向燃料电池汽车,从而进入氢动力时代
燃料电池作为一种高效零污染电化学能量转换装臵,被认为是汽车动力电气化核心部件的理想选择;氢能燃料电池作为新一代汽车能源动力系统的转型目标被全球所看好。人类通过持续不断的努力。最终实现能源动力系统的根本转型。实现向氢经济过度。仍将是一个比较漫长的过程。根据国内外研究,预计燃料电池轿车的大规模商业化大约在2020年左右,最终的氢能经济会在2040-2050年之间实现。从而进入氢动力时代。
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汽车新能源的发展趋势---氢动力 第4章 氢能源汽车
4. 1 氢动力应用于汽车的主要技术途径
氢气燃料汽车,即以氢气为能源的汽车,目前主要应用的技术途径有两个:一是内燃机汽车改用氢气燃料;二是氢气燃料电池电动车,这依赖于燃料电池技术的发展
4.11 内燃机用氢气燃料
氢气发动机属点燃式发动机,可以由汽油机改制,也可以有柴油机改制。由汽油机改制要考虑喷氢器的安装,由柴油机改制则要考虑加装点火系统等问题。常用的氢气使用方法有压缩清漆汽车、液化氢气汽车和吸附氢气汽车三种。
压缩氢汽车:压缩氢汽车是指以高压气态携带氢的氢燃料汽车,氢气一20-25MPa的压力储存于高压容器中。工作时经降压、计量和混合后进入汽缸,也可以直接喷入汽缸。由于燃料箱尺寸的问题,难以运用于汽车上。
液化氢汽车:液化氢汽车是指以液态携带氢的氢燃料汽车,工作时液态氢经升温、降压和计量,然后直接喷入汽缸,或在机外混合后进入汽缸。一般是直接喷入汽缸。但由于氢气要在非常低温条件下(-253摄氏度)才可液化成液化氢。因此液态容器必须耐超低温,材料要求很高,管道及阀门要求有极高的绝热能力及耐低温能力,而且各街头处还必须非常密封。因此也有一定的难度。
吸附氢汽车:吸附氢汽车是指以金属氢化物或纳米管携带氢的氢燃料汽车,工作时,储存于金属氢化物或碳纳米管中的氢释放出来直接喷入汽缸,或在机外与空气混合后进入汽缸。
4.1.2 氢燃料电池电动车
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的高效率发电装臵。目前大多数燃料电池汽车使用压缩氢气或液化氢气作为燃料。
氢燃料电池装臵从本质上说是水电解的一个逆装臵。是氢和氧通过电化学反应生成水,并释放出电能的过程。
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