汽车工程手册：能源和机动性（德国版）

1.能源载体和能源储存器

为驱动道路车辆，在车轮上需要给予机械能量。能量来自两种方式，一是从外部不断给汽车提供能量，另一是随车携带（在一个相应的系统）能量载体。由于汽车的高度机动性，一般都选择随车携带能量载体（能量储存器）。例外的是带架电线的公共电车。

随车携带能源有多种可能的形式。有按化学能（燃料箱中的燃料）、电能（电容器、超级电容器）、电化学能（蓄电池）、机械原理（飞轮、弹簧）等原理储存能源。它们的能源形式、能源载体、能源储存器以及能源的来源（初级能源）都不同。

目前汽车几乎无例外地采用化学能储存器。燃料是利用放热反应提供动力的化合物。目前作为代用燃料的仅仅是电化学储能器（蓄电池）。电能储存器（高功率电容器）没有真正的实际应用价值。汽油和柴油是很多可能的燃料中的佼佼者。对道路车辆的要求是多方面的。评价燃料的各个要求随社会发展而变化。较长时间以来一直在寻找汽油和柴油的代用燃料。

2.燃料和它的初级能源

按燃料的初级能源的来源分有不同的燃料。初级能源是有限的能源，如石油、天然气（石化能量载体）、核能和可再生能源，如风力、水力、太阳能、生物群。使用石化初级能源制备的燃料称为石化燃料。使用初级能源再生的燃料大多称为再生燃料。由生物群得到的燃料称为生物燃料。

至今在道路车辆上使用的燃料由化学元素H、O、C组成（图5.9-1）。燃料中的大多数燃料是碳氢化合物，它的一般化学表达式为C_n H_2n+2。如果碳氢链加上OH链则称为醇（如甲醇、乙醇）。氢是唯一没有碳的燃料。氢可从石化能量载体、微生物群或电解水得到。此外，氢还可用热分解或光催化法裂解水得到，但还没有在工程上实现。

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图5.9-1 道路交通用的重要燃料和初级能源

（资料来源：宝马AG）

从碳氢化合物所含的原始物质中可合成出新的碳氢化合物（图5.9-2）。合成的碳氢化合物燃料称为合成燃料。燃料合成分两步。第一步通过水蒸气重整或通过自然或变热气化法分解为合成气。第二步，如在费舍—特鲁普什合成法（Fischer-Tropsch-Verfahren）中，为合成燃料使用合成气。合成燃料时如果合成气由天然气制备，这样的合成燃料称为液化气（GTL，Gas to Liquid）。相应的由煤制备的合成燃料称为液化煤（CTL，Coal to Liquid）。由生物群制备的合成燃料称为液化生物群（BTL，Biomasse to Liquid）。合成原料可以是塑料、蜡和脂肪。

图5.9-2 使用作为原料的各种初级能量载体制备燃料的一些重要途径

（资料来源：宝马AG）