探究汽车的主要新能源

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外的所有其他能源汽车，主要包括电动汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等，其特点是废气排放量比较低。截止到2018年年底，全世界现有超过2 600万辆天然气汽车。

汽车新能源有着广阔的开发前景，目前正在开发代用石油产品的燃料有：醇类燃料、混合动力汽车、天然气、液化石油气、电能、氢气、太阳能、乳化燃料和合成燃料等。这些作为汽车新能源的燃料，也有不同之处，有的能源可以单独使用，而有的能源可以和柴油或汽油混合使用。表7-6所示为各类新能源的特点及应用现状。

7.3.2.1　醇类燃料

醇类燃料主要是指甲醇和乙醇。由于醇类燃料的资源比较丰富，来源广泛（通过植物发酵就可以得到），价格低廉，因此它已经被作为汽车的代替燃料使用，目前无论是在技术革新还是在降低成本等方面都已经有所更新。

表7-6　各类新能源的特点及应用现状

（1）甲醇

甲醇可以从天然气、煤炭、重质燃料、木材和垃圾等物质中提取。它以液体状态存在，无色，易挥发，有毒，饮后会导致失明。甲醇的自燃点为464℃，辛烷值较高。甲醇作为汽车新能源燃料使用时，既可以单独使用，也可与汽油混合使用。单独使用时，只需对发动机做一些改进，用提高发动机压缩比的方法来提高发动机的性能；混合使用时发动机无须做大的改动。

（2）乙醇

乙醇可以从草秆、玉米、甘蔗等农作物中提取。作为新能源的代替燃料，能缓解石油的缺乏，是现行发展中可行的方法。乙醇俗称酒精，用乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车。乙醇常温下是液体，易挥发、燃烧。乙醇的自燃点为423℃，其辛烷值较高，使用方法与甲醇类似。

醇类燃料蒸发潜热大，低温起动时发动机很难起动，所以使用醇类燃料的发动机必须加设预热装备，以保证发动机在低温下容易起动。醇类燃料对发动机的腐蚀严重，易吸水，容易破坏润滑油膜，使发动机磨损加快，从而降低发动机的使用寿命。醇类燃料的燃烧速度快，排气中没有碳烟，对环境的污染小；由于醇类燃料在常温下是以液体状态存在，所以在储存和运输方面是比较方便的。

7.3.2.2　天然气

天然气的主要成分是甲烷，作为新能源具有辛烷值高、混合均匀、燃烧积炭少、不冲刷缸壁油膜的特点。但天然气的携带性较差，汽车需要带气囊行驶，行驶阻力较大，同时气囊容积也会受到一定的限制，因此要求汽车的行驶里程很短，比较适合用在城市的公交车上。天然气是所有新能源中应用最早的一种。目前，天然气被作为汽车新能源已经得到广泛的应用。

7.3.2.3　液化石油气

石油气是在石油开采和加工过程中得到的可燃气体，主要由丙烷、丁烷以及其他气体混合而成。石油气在常温条件下，经加压使其液化后储存在高压容器中使用，故称为液化石油气。

液化石油气作为汽车新能源，具有辛烷值高、抗爆性能好、混合均匀、污染小、价格便宜、储存和使用过程方便的特点。采用液化石油气的发动机，可以通过提高发动机压缩比的方法来提高发动机的热效率；采用液化石油气的发动机燃烧过程比较安全，不会破坏缸壁的润滑油膜，对发动机的磨损小，能延长发动机的使用寿命。

目前多采用燃气（天然气和液化石油气）与汽油双燃料供给，即汽油（柴油）和燃料同时作为汽车的燃料。汽油发动机的汽车设有两套独立的燃料供给系统，利用选择开关在燃气和汽油两种燃料中进行转换使用，但两种燃料不允许同时混合使用；柴油发动机汽车配备两个供给系统及两个独立的燃料储存系统，发动机可使用纯柴油工作，当工作于双燃料状态时，用压燃的柴油引燃燃气与混合气而实现燃烧。

7.3.2.4　氢气

氢可以燃烧，而且它在地球上的蕴藏量极为丰富，是一种极有前途的能源。氢用作汽车燃料具有热值高、热效率高、排气污染小、发动机磨损小等特点。但氢燃料成本极高，而且携带和储存非常困难，因此氢目前尚难用作汽车代用燃料，仅是一种未来可用的燃料。(www.xing528.com)

氢内燃机汽车（Hydrogen Internal Combustion Engine Vehicle，HICEV）是以内燃机燃烧氢气产生动力推动汽车。氢内燃机汽车是传统汽油内燃机汽车的小量改动版本。氢内燃机汽车直接燃烧氢，不使用其他燃料。

7.3.2.5　电能

电能具有对环境没有污染、噪声较小、操纵和使用方便等优点。用电能作为代用燃料的汽车称为新能源汽车。新能源汽车包括的范围比较广，目前主要有混合动力汽车（PHEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等产品。

我国目前正在大力发展新能源汽车，在补贴及限牌政策（北京为例）的支持下，使得新能源汽车成为了购车族的重要选择，对于新能源汽车，电池才是最重要的。电动汽车用电池主要有磷酸铁锂电池、镍氢电池、三元锂电池等。表7-7所示为几种新能源汽车动力电池优缺点对比。

表7-7　几种新能源汽车动力电池优缺点对比

续表

7.3.2.6　太阳能

太阳能是取之不尽的能源，通过太阳能电板可直接利用太阳能来驱动汽车。太阳能是目前所有新能源中最经济、最简单的能源。但目前开发的太阳能电池效率低、体积大、成本高，驱动的汽车容量很小，短期内难有实用价值。

此外，正在研究开发的汽车新能源还有合成燃料、水、空气、植物油等，因尚处于研究阶段，许多技术问题还有待解决，所以目前还无法在汽车上应用。

航空煤油

航空煤油是石油产品之一，别名无臭煤油，主要由不同馏分的烃类化合物组成。航空煤油密度适宜，热值高，燃烧性能好，能迅速、稳定、连续、完全燃烧，且燃烧区域小，积炭量少，不易结焦；低温流动性好，能满足寒冷低温地区和高空飞行对油品流动性的要求；热安定性和抗氧化安定性好，可以满足超声速高空飞行的需要；洁净度高，无机械杂质及水分等有害物质，硫含量尤其是硫醇性硫含量低，对机件腐蚀小。如图7-5所示。

图7-5　航空煤油

航空煤油适用于燃气涡轮发动机和冲压发动机，用于超声速飞行器时没有低饱和蒸气压与良好的热安定性。此外，因为煤油不易蒸发、燃点较高，故燃气涡轮发动机起动时多用汽油，航空燃油中也加有多种添加剂，以改善燃油的某些使用性能。

航空煤油多采用一次通过部分转化的工艺，加工过程中采用共凝胶型催化剂，催化剂量装填多，分子筛含量少，芳烃饱和能力强，油品具有密度大、烟点高、热值高、芳烃低的特点。除航空煤油外，各国还在研究合成烃燃料和其他高能燃料，但尚未获得广泛使用。