汽车大排放：碳减排的新挑战

在《国际动力工程》（PEi）杂志2007年第1～2期的“卷首”中，资深编辑Heather Johnston问到：“CCS（碳捕获与储存）已经准备好了吗？”她补充说“人们注意到CCS被谈论为主流话题，火热程度就像一两年前美国国际能源电力展那样不可思议”。在接下来的一期中，她指出“总部位于德克萨斯的Hunton能源公司，宣布投资24亿美元建造带有CO₂捕获与储存功能的IGCC电厂”。世界能源理事会包含了政策的改变“电力部门应该迅速贯彻……电厂的碳捕获与存储……”

纵观现代海量的CCS方面的文章，我们应该记住由C.Marchetti在1977年提出的第一个建议，还有记载的关于工程活动方面的历史（见第2章），在美国以及国际上关于温室气体控制技术的年会上，我们也能看到对于Johnston问题的肯定的积极的答复。

然而燃煤电厂并不是碳排放惟一的罪魁祸首，更严重的是川流不息车辆的排放，由于体积与重量的限制，在这些运输工具上实施碳捕获要困难得多，但捕获的原则是与电厂一致的。在人口稠密的城市地区，针对活塞发动机，我们应当努力发展带有热电联产的小电厂，实现集中供热，因为这些电厂是零排放的。

众所周知的是，美国的运输消耗了70％的石油并产生三分之一的碳排放，许多美国与日本的汽车公司正积极地研发燃料电池与氢能汽车，以用来减少排放。通用汽车燃料电池研究部主任Byron McCormick（2003）说：

到目前为止，我们已经将车载燃料电池的成本降低到了10倍，但我们仍然有一段很长的路要走，我们需要将成本再降低10倍才能将成本降低到与如今的活塞发动机媲美。

假设成本与时间成指数衰减，那么这个实现这个10倍下降可能要到本世纪末。

Steve Ashley（2005）也指出：

如今在全球范围内据报导有600～800辆燃料电池汽车正在研制中……在过去的10年，汽车产业与各国政府投资了数百亿美元来实现清洁高效的推进技术，以便取代古老的内燃发动机……几乎所有的汽车公司都呼吁政府加大对基础研究和氢气分布系统的投资……但是没人知道如何在适当的容器中储存足够量的氢燃料。

为了实现洁净的推动系统，许多的公司与实验室都在清洁推进系统开发上齐心协力，并且努力将氢能汽车与燃料电池汽车的价格降到合理范围。但是直到现在，与汽油或压缩天然气汽车相比，实验中的数百辆汽车没有一辆能够携带足够的能量。这问题看起来很难解决，对它的关注已上升为最高的政治层面上。维基百科（2006）有带减排功能的各种车辆的详细分类，这些能够反映相关的研究工作进展。

加州空气资源委员会（CARB）已经证实了一种超低排放车辆（ULEV），与那年发布的新车排放的平均水平相比，污染物排放减少了50％，超低排放车辆是加州空气资源委员会对车辆排放水平分类标准中的一种，购车者他们的新车能生产并形成整个车辆分类标准中的一部分，这里列出了按排放量递减顺序的车辆分类标准：

TLEV：过渡低排量机动车，这是加州最不严格的排放标准，从2004年起已逐步淘汰。(www.xing528.com)

LEV：低排放机动车，从2004年起加州所有新销售的汽车至少要有LEV等级或更高的排放等级。

ULEV：超低排放机动车，与新年度车型车相比降低50％的排放。

SULEV：高超低排放机动车，与新年度车型车平均水平相比降低90％的排放。

PZEV：部分零排放机动车，满足SULEV排气管排放标准，零气体污染物排放，15年每行驶15万km保修其排放控制元件。没有气体排放物意味着车辆在驱动时的污染物排放要比传统的汽油车在空转时排放的污染物还要低。

ATPZEV：先进技术的部分零排放机动车，ATPZEV符合PZEV要求并额外具有零排放特性，一个引擎排放符合PZEV标准的专门的压缩天然气机动车或混合动力汽车可以叫做ATPZEV。

ZEV：零排放机动车，尾气排放近乎于零，与年度新车型车相比排放量减少了98％，电池电动汽车与氢燃料电池汽车都属于这一类。

不幸的是，电动和氢能汽车所谓的“零排放”是一种谬误。它忽略了生产电力的发电厂和生产氢燃料压缩空气时的二氧化碳的排放。零排放的膜活塞发动机系统（ZEMPES）对于零排放机动车来说不失为较便宜与可靠的解决方法。

本章旨在推翻在进行ZEMPES示范时的不作为，通过ZEMPES实现零排放不需要改变燃料供应的基础设施或对发动机结构进行大的改动，排放物在车上从气态转变为液态，进入加油站时排出并被深埋地底。

零排放膜活塞发动机上附加的设备可以由采用富氧燃烧后增加的功率抵消。然而，大量的电池、带有压缩氢气的储罐或氢燃料转化器是实现清洁排气不可避免的代价。

尽管有关于零排放透平循环的大量报告，但是除了这些作者外，几乎没有关于描述零排放活塞发动机的报告。