近年來(lái),國(guó)民經(jīng)濟(jì)及交通運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展,對(duì)能源的需求也日益增長(zhǎng)。而另一方面,世界石油資源日趨減少,石油燃料短缺。同時(shí),隨著我國(guó)內(nèi)燃機(jī)保有量的穩(wěn)定增長(zhǎng),內(nèi)燃機(jī)排放所帶來(lái)的大氣污染也日益嚴(yán)重,能導(dǎo)致溫室效應(yīng)的CO2也逐年增加。因此尋找一種清潔的汽車代用燃料已成為許多相關(guān)科技工作者的研究目標(biāo)。
幾大新型燃料、新型能源的優(yōu)缺點(diǎn)比較:
一、乙醇
乙醇作為一種醇類燃料,具有和其他醇類顏料共有的優(yōu)點(diǎn):
1.醇類中含有氧基,碳?xì)浔鹊?,可?shí)現(xiàn)無(wú)煙燃燒,污染輕微,燃燒干凈,能顯著降低CO的排放,在高緯度地區(qū)尤其有競(jìng)爭(zhēng)力,因此酒精汽油也叫“環(huán)保汽油”;
2.醇燃料的辛烷值高,可通過(guò)提高壓縮比來(lái)提高熱效率;
3.醇的氣化潛熱大、蒸汽壓力低,能降低缸內(nèi)溫度,減少發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷,降低NOX,減少壓縮負(fù)功,并可提高充氣系數(shù);
4.醇的冰點(diǎn)比汽油低得多,故無(wú)需擔(dān)心在環(huán)境溫度比較低時(shí),像汽油那樣在化油器中容易結(jié)冰,影響化油器正常工作;
5.醇類的著火極限、燃燒速度快,在稀混合氣時(shí)仍能保持較高的火焰?zhèn)鞑ニ俣龋@就使得選擇運(yùn)轉(zhuǎn)工況時(shí)有較大的自由度,有利于凈化空氣及降低油耗。
二、DME(二甲醚)
目前日本研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的一種稱為DME(二甲醚),被認(rèn)為是有希望代替汽油與液化天然氣(LPG)的新型燃料。它最大
特點(diǎn)是在燃燒時(shí)絕不會(huì)產(chǎn)生任何黑煙,由于其成份不含硫所以也不會(huì)產(chǎn)生硫化物(SOx),氮氧化物(NOx)的生成量也比汽油和液化石油氣要少。DME生產(chǎn)分為兩類,一類是甲醇脫水法,在天然氣中混入氧和水蒸氣,高溫加熱合成甲醇,再將其脫水生成DME。另一類為直接合成法,將煤炭等原料從合成甲醇到脫水所有的反應(yīng)均在同一容器中進(jìn)行,從技術(shù)角度來(lái)看生產(chǎn)技術(shù)已近成熟。DME與汽油相比,十六辛烷值(自燃性)高,燃料可以充分燃燒,因此不容易產(chǎn)生氮氧化物。
三、甲醇汽油
甲醇是有機(jī)可燃化合物,可由天然氣或煤炭經(jīng)合成氣采用銅基催化劑制備。其性質(zhì)很適合于單獨(dú)作為汽車燃料或按一定比例與汽油摻和作汽車燃料。
甲醇汽油的穩(wěn)定性主要取決于混合液中的水分。當(dāng)水分達(dá)到一定含量時(shí)甲醇會(huì)從基礎(chǔ)汽油中分離,因此,使用甲醇汽油應(yīng)嚴(yán)格控制水分。甲醇汽油對(duì)銅、鉛、鉍、鎳、鋅等合金不產(chǎn)生腐蝕,相反,在混合燃料中(乙醇汽油)摻入一定量的甲醇時(shí),可抑制其他醇類的腐蝕。在醇燃料中含有低于0.2%的水能防止腐蝕,而大于0.3%會(huì)發(fā)生相分離,下層的水醇相形成電解質(zhì)對(duì)某些金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。為此,在化油器或電噴系統(tǒng)可采用鍍鉻、鍍鎳處理。關(guān)于甲醇汽油使用的安全性,汽車的進(jìn)氣管溫度一般存365℃~400℃之間,甲醇的自燃點(diǎn)為470℃,不同比例甲醇汽油的自燃點(diǎn)隨加入甲醇的比例升高而升高,其使用溫度均在自燃點(diǎn)以下,故有很大的安全系數(shù)。
四、壓縮天然氣
壓縮天然氣是一種燃燒充分、無(wú)硫、絕對(duì)安全和有利環(huán)境的燃料。改用壓縮天然氣的主要問(wèn)題是儲(chǔ)氣罐太大太重,占了后背箱的三分之一。重量過(guò)重加速后輪胎磨損和破裂;主要好處是壓縮天然氣比汽油便宜得多,一立方米氣(相當(dāng)于一升油的能量)比一升汽油要便宜一半,經(jīng)濟(jì)性較好。因此也受到出租車的青睞,目前改用壓縮天然氣的車中,出租車占85%。此外,改氣可以減少石油的消耗。
五、液態(tài)輕烴
使用液態(tài)輕烴燃料與使用天然氣、液化石油氣相比,具有較高熱值,對(duì)人體沒(méi)有毒害,對(duì)環(huán)境幾乎達(dá)到零污染;運(yùn)輸、貯存、加注和車載都方便,尾氣排放污染物大幅下降、價(jià)格便宜和輕烴加油站建站費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),是很好的汽車代用燃料。
輕烴的原料來(lái)源十分廣泛,主要來(lái)源于油田、氣田、天然氣凈化廠等生產(chǎn)過(guò)程中的伴生氣凝析液和煉油廠、溶劑油廠、石油化工廠、乙烯工廠的副產(chǎn)品,如煉油廠生產(chǎn)的拔頭油、輕石腦油、溶劑油廠生產(chǎn)的石油醚,油(氣)田生產(chǎn)的穩(wěn)定輕烴、天然氣凈化廠生產(chǎn)的“塔底油”等,上述原料都能作為輕烴原料。
六、新型鈉燃料電池
汽車燃料箱裝入的燃料為鈉硼氫化物(NaBH),可在常規(guī)條件下儲(chǔ)藏和攜帶。通過(guò)安裝在車上的催化器裝置,使NaBH溶液在行車過(guò)程中不間斷的產(chǎn)生氫(燃料)而提供給燃料電池。失去氫的糊狀物質(zhì)(已變化為NaBO)被車的收集器所保存,在汽車燃料箱重新加注鈉燃料時(shí),由電泵從收集器里吸出NaBO,排入燃料加注站的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備中重新吸收氫而成為鈉硼氫作燃料,這種鈉燃料電池具有技術(shù)優(yōu)越性,不僅技術(shù)障礙少,而且也利于在社會(huì)推廣燃料電池汽車。
七、太陽(yáng)能電池
目前,太陽(yáng)能電池的主流是通過(guò)加工硅結(jié)晶來(lái)生產(chǎn)的“結(jié)晶硅系列”。由于能夠使用半導(dǎo)體加工技術(shù),因此主要以電機(jī)制造商為中心進(jìn)行開(kāi)發(fā)。而本田的太陽(yáng)能電池主要通過(guò)層疊銅、銦、鉀、硒等化合物薄膜來(lái)制造。與結(jié)晶硅系列產(chǎn)品相比,能夠使用更少的材料制作太陽(yáng)電池。因此,結(jié)晶硅系列最薄的厚度也有200微米(微米為100萬(wàn)分之1米)左右,而本田的產(chǎn)品成功地縮小到3微米。這樣,生產(chǎn)時(shí)的能耗就減少到原來(lái)的1/6左右。
目前面臨的問(wèn)題是:將光能轉(zhuǎn)換成電能時(shí)的轉(zhuǎn)換效率非常低。要想獲得相同的電力,必須有較大的面積。而且,由于批量生產(chǎn)的制造技術(shù)難度大,因此,太陽(yáng)能電池制造商雖然認(rèn)可CIGS的低發(fā)電成本及低能耗,但認(rèn)為在一段時(shí)間內(nèi)結(jié)晶硅系列仍將主導(dǎo)太陽(yáng)能電池市場(chǎng)。
八、結(jié)論
從以上汽車新型燃料中我們可以看出,清潔的汽車代用燃料中電池燃料應(yīng)為首選,我國(guó)也曾在“純電動(dòng)車”開(kāi)發(fā)方面下功夫,雖有較大發(fā)展,但由于電池問(wèn)題沒(méi)有解決,沒(méi)有什么大的突破。如鉛酸電池,雖然廉價(jià)安全可靠,但能量低、重量高、體積大、續(xù)行里程短,還需要建設(shè)地面充電檢測(cè)等設(shè)施,難于為地方政府、企業(yè)、用戶所接受;而鎳氫、鋰離子、特別是燃料電池,雖然極具前途,但均很昂貴,且建設(shè)投入均很大,我國(guó)只能少量試點(diǎn),集中進(jìn)行。內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)雙驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力技術(shù),將成為一段時(shí)間內(nèi)清潔燃料汽車商業(yè)化的主導(dǎo)。