实现环保：2.6循环零排放机动车要点

与那些从电厂排出的CO₂相比，从机动车中排出的CO₂更是一个大的待解决问题。机动车制造厂家为了建造零排放车辆似乎集中在利用氢燃料或电动车。除非氢或电的生产是由零排放过程产生的，不然这些车辆还不是零排放的。惟一的真正零排放机动车循环是零排放集成离子传输膜的活塞发动机系统（ZEMPES）循环（Yantovsky and Shokotov，2003b；Yantovsky et al．，2004，2005）。在机动车上采用深冷法制氧是不可行的，因为不可避免的振动和惯性力会对精馏塔造成损害，因此OITM是在机动车上制氧最好的选择。ZEMPES采用一个OITM反应器制氧并氧化排气，这个排气又重新导入普通的活塞发动机。最简单的ZEMPES循环如图2-21所示，表2-6列出了一些技术数据。

图2-21 ZEMPES循环（Yantovsky et al．，2004）

CC—二氧化碳压缩机 EG—电动机（起动时） FT—滑动挡板处储存的燃料与二氧化碳的比值 HE—热交换器 INJ—燃料喷嘴 ITMR—离子传输膜反应器 P—泵 PE—活塞发动机 R—散热冷却器 TC—空气压缩机 WS—水分离器

活塞发动机可以是火花塞点火式或压燃点火式的。发动机的排气加热膜反应器并且与产生的氧气混合。显然，不是所有的排气都能再循环：另外一部分由燃料和氧气燃烧产生的烟气被去除，并通过冷凝方式将水分离。这部分水可以在透平之前注入空气流，从而使得系统惟一的排放是无害的水蒸气（如在一个燃氢车辆那样）。作为替代方案，水也可以储存起来，当车辆再补充燃料时排放，CO₂也是如此。为了避免采用两个储藏室，CO₂压缩后可以与燃料储存在同一个储藏室，储藏室采用一个隔板分割开来。在燃料加注站，将CO₂去除并将燃料再加注上。

表2-6 ZEMPES效率(www.xing528.com)

注：源自于Yantovsky，E．etal，2004。

计算得到的28％的效率对于零排放机动车看起来是可以接受的。通过增加一个排气燃气轮机可以将效率提高到37％，加装一个朗肯底循环后，效率可达44％（Yantovskyetal．，2005）。然而，对于一个实际的车辆来讲，加装那样一个复杂系统实在是太笨重了。减小混合燃烧的稀释度可能是增加效率的一种简单方法。

ZEMPES通过关闭再循环，在空气中燃烧燃料并采用燃烧后烟气只加热离子膜方式很容易执行启动。在启动时，允许一些排放。通过测量在车上储存的CO₂很容易记录这些排放的CO₂。作为替代方案，也可以在车上储存一些氧气用于零排放燃烧的启动。