汽车代用燃料.doc

学校代码：10206学生学号152094127 白城师范学院 毕业论文汽车代用燃料的发展方向及应用前景Direction of development of alternative fuel cars and application prospects学生姓名：王强 指导教师：王蕴学科专业：交通运输所在单位：机电系 20013年 6月目录目录2摘要4Abstract51 绪论611研究的背景612发展汽车替代能源的意义61.3研究内容62醇类汽车代用燃料72.1甲醇72.1.1甲醇作为汽车代用燃料的优点：82.1.2甲醇作为汽车代用燃料的缺点：92.1.3国外与国内甲醇燃料研究发展概况92.1.4应用的前景112.2乙醇112.2.2乙醇作为汽车代用燃料的缺点：132.2.3国内外用乙醇汽油研究发展概况132.2.4应用前景153醚类汽车代用燃料153.1二甲醚153.1.1二甲醚作为汽车代用燃料主要优点：163.1.2二甲醚作为汽车代用燃料缺点：173.1.3国内外二甲醚发展概况：173.1.4应用前景194气体汽车代用燃料204.1天然气204.2天然气作为汽车代用燃料的优点204.3天然气作为汽车的代用燃料的缺点；214.4国内外天然气汽车发展概况，214.4应用前景225电能成为汽车替代能源235.1电动汽车（EV）235.2电动汽车作为汽车代用然的优点；235.3电动汽车成为汽车代用燃料的缺点；235.4国内外电动汽车发展概况245.5应用前景256氢能成为汽车代用燃料256.1氢内燃机256.1.2用氢气作为汽车内燃机的优点；276.1.3用氢气作为汽车内燃机的缺点276.1.5应用前景286.2氢燃料电池286.2.1氢燃料电池作为汽车代替燃料的优点：286.2.2氢燃料电池作为汽车代替燃料的缺点：286.2.3国内外氢燃料电池车的概况296.2.4应用前景297结论30参考文献31摘要摘要随着油价上涨进入8元时代，能源危机也悄悄来临。我国对进口石油依赖严重，长期发展下去将制约我国经济和社会的发展，现代汽车发动机向着高压缩比、大功率、高转速发展，人们用稀薄燃烧技术和电子控制点火系统来实现较好的经济性，但是这不能彻底的解决我国对石油的依赖，因此，发展新能源来替代传统的汽车燃料对我国具有重大的意义。新能源主要的类型有：醇类、醚类、天然气、电能、氢气。本文将对这些可能作为未来汽车能源的燃料进行阐述分析，我们将结合它们的优点、缺点、各国使用和发展情况一系列问题进行讨论。关键词：汽车 新能源 代用燃料AbstractWith rising oil prices into eight yuan era, the energy crisis has quietly come. Our dependence on imported oil serious, long-term development will continue restricting Chinas economic and social development, the modern automobile engine toward the high compression ratio, high-power, high-speed development, people with lean-burn technology and electronic control ignition system to achieve better economic resistance, but this does not completely solve our dependence on oil, therefore, the development of new energy sources to replace traditional fuels for vehicles of great significance to China.New Energy The main types are: alcohols, ethers, natural gas, electricity, hydrogen. This article will these may be used as the future of automotive fuel energy elaborate analysis, we will combine their advantages and disadvantages, the use and development of all countries to discuss a range of issues.Keywords Car New Energy Alternative Fuels绪论1 绪论 绪论1.1 研究的背景目前，汽车工业已经成为世界工业化国家的支柱型产业，汽车给人们带来方便与舒适的同时也带来了严重的污染和石油能源的消耗。1.2 发展汽车替代能源的意义随着我国各项事业的发展，对于能源的消耗也与日俱增，特别是对原油的消耗量，而汽车又是石油消耗最主要的行业之一，2011年中国石油的消费量接近5亿吨，同比增长5%而2011年中国全年原油产量只有2亿吨，占全中国消费的40%,剩下的60%近三亿吨完全依赖于国外的进口，随着中国的汽车普及，石油的进口量还会大幅度的增长。能源问题已经严重影响到我国的战略安全，过多的依赖于国外的进口石油可能是我国的发展受到国外的制约，汽车作为石油最主要的消耗行业，寻找合适汽车替代能源对我国具有重要的意义。1.3 研究内容本文首先对世界上各国主要研究的新能源如甲醇、乙醇、二甲醚、天然气、氢气、电能特点进行分析，其次对甲醇、乙醇、二甲醚、天然气、氢气、电能在各国的发展进行概述，最后在应能前景中得出作为汽车未来的替代燃料是否有应用的前景。白城师范学院本科毕业论文2 醇类汽车代用燃料2.1甲醇甲醇的理化性质甲醇又名木醇，化学分子式为，是一种无色有毒的液体，易挥发、易燃、易氧化，能与水、乙醇、乙醚、苯、酮等有机溶剂混溶，蒸汽与空气可形成爆炸混合物，遇火发生爆炸，有腐蚀性。甲醇与汽油的理化性质可见表性质甲醇汽油分子式的碳氢化合物相对分子质量32.04约100元素质量组成/%OCH5037.512.5碳氢化合物密度（20）（L）0.7920.73冰点 96.0 60沸点64.727225汽化热（ kJkg）1167293841燃烧热（ kJkg）1993043030蒸汽压(38) mmHg239362775水中溶解度(mgL)互溶100200闪点126.1蒸汽密度(101.325pa 10)(gL)1.425燃烧上限 体积分数 温度36.5437.61312燃烧下限 体积分数 温度6071.443自然温度500(RON)456(MON)辛烷值1127090理论混合气进气温度122.421.6理论混合气热值（ kJkg）26502780理论空燃比（ kJkg）6.514.8层流燃烧速度(ms)523812.1.1甲醇作为汽车代用燃料的优点：甲醇的辛烷值比较高。在汽油中掺入甲醇可改善汽油的辛烷值，燃烧时可以提高发动机的压缩比，从而提高了发动机的功率，使用M15家村汽油的发动机功率可提高2%，而能耗却降低6%8%.2甲醇含有大量的氧。在燃烧过程中无需外界过多供给氧气，不会造成气缸内氧气不均，甲醇燃料可以使内燃机燃烧均匀，减少HC和CO的产生，从而提高了燃烧效率和热效率。维修方便。甲醇汽车改动小与传统汽车变化不大，有继承性。可燃界限宽。甲醇汽油的可燃界宽，燃烧速度快可实现稀薄燃烧。甲醇资源丰富。甲醇可用煤、天然气、木柴等原料进行制取，也可利用自然能源如太阳能、风能、核能、水能电解水生成氢，在将氢和合成甲醇。据统计，世界上煤的储藏量按含热量计是石油的五倍以上，天然气的总埋藏量是25兆还要多得多，甲醇的原料分布世界各地，不像是有集中在中东不稳定地区。3甲醇的抗爆性好。甲醇的抗爆性好，在与汽油掺烧中可增加汽油的抗爆性能。甲醇运输方便。甲醇在常温下为液体，方便储存和运输。甲醇的经济性能好。甲醇燃料与汽油的替代比可达1.65即1.65吨的甲醇燃料可替代1吨汽油，甲醇的市场价在28002950元/吨而汽油市场价在9285元/吨，可节省燃料成本44174665元/吨.2.1.2甲醇作为汽车代用燃料的缺点：热值降低。甲醇的热值为1916mJ/kg仅为汽油热值4315mJ/kg的45%，固此，使用甲醇汽油后，发动机的油耗随甲醇掺入量的增加而增加，据资料报道，使用M10甲醇汽油时，油耗增加约5%。4腐蚀性。甲醇燃烧过程中会产生甲醛、甲酸和大量的水蒸气，这些产物对气缸内部的金属表面都具有腐蚀性，造成燃烧室周围零件的磨损。溶胀性。汽油是不良溶剂，对橡胶材料无侵蚀作用，但是，甲醇是量溶剂，因而会对汽车的供油系统中的橡胶部件发生腐蚀、溶胀、软化、龟裂。冷启动差甲醇的初沸点比汽油高，甲醇蒸发潜热值是汽油的3倍，甲醇在进气道汽化时需要吸收大量的热，从而使进气道温度降低，造成甲醇汽化困难，从而使汽车难以启动。甲醇燃料有毒甲醇为精神毒物，有麻醉作用，可从呼吸系统和皮肤渗入人体，在使用过程中使用不当可是人中毒失明重者甚至是死亡。非常规排放物高甲醇燃料燃烧过程中会产生甲醛甲酸等非常规的排放物，而且甲醛是高致癌物质。甲醇与汽油的互溶性差当甲醇汽油含有少量的水时分层现象严重。2.1.3国外与国内甲醇燃料研究发展概况甲醇燃料在作为汽车代用燃料时主要以掺烧、纯烧和改质燃烧为主。通常掺烧甲醇汽油是按甲醇含量分为三种：一是低比例甲醇汽油M5M20（即含甲醇5%20%）二是中比例甲醇汽油M50M70三是高比例甲醇汽油M80M100其中低比例甲醇汽油（M5M20）无需对汽车发动机进行改进，可直接使用，中比例甲醇汽油（M50M70）必须加入适当的甲醇汽油添加剂以解决甲醇汽油的通用性和腐蚀等问题，高比例甲醇汽油(M85M100）必须对发动机结构和材质进行改动。美国在美国，甲醇汽油的主要应用形式为M85（是标准为ASTMD5797),根据加州能源委员会CEC（Califomia Energy Commission)的有关资料介绍加州最早于1978年开始在测试车辆中使用甲醇，在20世纪80年代和90年代，在加州能源委员会CEC的资助以及在汽车生产工业的配合下，曾经有几千辆甲醇燃料驱动的车辆在加州运行。1978年以后，当第一辆设计使用M85燃料的灵活燃料汽车进行了商业化生产后，甲醇汽车的数量出现较大幅度的增加。另外，为了技术支持甲醇项目CEC在甲醇资源的开发以及零售基础设施的建设方面提供了许多帮助以保证对加州的甲醇汽油供应。在鼎盛时期，加州大约有100多个公共和私人的甲醇汽油供应设施，而且以甲醇作燃料的车辆的行驶里程总计约为数千万英里（一英里=1.6KM）。在此之后的一段时间内，甲醇汽油在美国的使用出现大幅度下降，截止到1999年，全加州只保存有35个由CEC资助的甲醇燃料加油设施，据统计数据表明，目前美国加州甲醇汽油加油站也仅剩一座。其中原因是多方面的：甲醇燃料的缺陷特别是甲醇有毒，使得甲醇在比较重视健康安全和生活质量的美国不受欢迎；1998年美国福特汽车公司停止生产FFV甲醇汽车；美国农业作物丰富，美国政府非常重视保护农民利益，使得毒性小和安全性比较好的乙醇燃料得以迅速推广；甲醇的热值较低，使用甲醇燃料的车辆活动范围较小；CNG、LNG、电力等替代燃料在美国市场发展空间较大，也是的甲醇代用燃料在美国受到冷落。5欧洲在德国、瑞典等欧洲国家，甲醇汽油应用最初是以M15推广，但20世纪80年代末以后，甲醇汽油逐渐被乙醇汽油取代。原因有几个方面：第一1998年后美国甲醇燃料汽车和甲醇燃料都开始减少。第二甲醇加油站在10租借期满后，石油公司所属的甲醇加油站绝大部分都转回加汽油，没有了加油站的支持，甲醇汽车没有地方加油，FFV汽车都改成为加汽油，第三，之前投入市场的甲醇示范车辆逐步被淘汰，到2003年，M85汽车几乎完全退出市场，而各大汽车制造商也不再继续研究和生产甲醇燃料汽车。6我国甲醇研究开始于上世纪60年代，我国在“六五”、“七五”期间将甲醇列入国家科技攻关项目。山西省在甲醇燃料和汽油掺烧方面做了大量的工作，如1998年山西省甲醇燃料示范营运工程、2002年的M15示范运营等，中国的甲醇汽油供应商还打算下一步继续推广。2.1.4应用的前景 一 甲醇的应用前景不容乐观，因为各国都对甲醇在汽油中的含量作出规定，如美国车用无铅汽油标准ASTM4814-2006中要求汽油中甲醇含量不大于0.3%（体积分数）。日本汽油标准JISK2202-2008中规定不得加入甲醇。欧洲85536EEC法规及EN228-2008车用汽油标准中规定甲醇含量不得大于3%。我国GB17930-2006年用汽油标准规定“不得认为加入甲醇”期限值不得大于0.3%，同时。1998年世界汽车制造组织联合发布“世界燃料规范”对加入含氧化合物要求中明确规定不得加入甲醇。7二甲醇作为汽车燃料有明显的缺陷，主要有：甲醇有毒，不论对使用者还是在加油站工作的人员或是汽车维修者都有可能造成中毒失明甚至是死亡。甲醇钠腐蚀性强，段时间不易发现，但长时间使用造成车辆使用寿命变短。冬天不易启动，夏天易气阻非常规排放物污染超标，而产物中甲醛还是强致癌物质。三甲醇汽油的使用有悖于当前发展低碳经济的世界潮流和实现我国大幅降幅降低二氧化碳排放强度的承诺目标，当前世界各国纷纷发展低碳经济，我国也承诺2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%45%为发展低碳经济和实现承诺目标，就必然调整能源结构，大幅降低碳热比（燃料燃烧的 二氧化碳排放量与热值比）高的煤炭的比重，提高碳热比低的天然气在一次能源中的比重，大大力发展碳热比基本为零的可再生能源和核能，而我国甲醇生产主要以煤炭为原料生产过程中能耗也很高，无论是从发展低碳经济还是从能源高效利用的角度看，甲醇都不适合用作汽车燃料，因此，凡达国家政府最终也不得不放弃甲醇汽油。2.2乙醇乙醇（），俗称酒精，是以玉米、小麦、薯类、甘蔗等农作物作为原料，经发酵、蒸馏制成，也可以由乙烯与水合成9。将乙醇脱水后再加上适量汽油后制成变性燃料乙醇，所谓的车用乙醇汽油就是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配制成一种车用燃料一般常用的有两种:一种是E10（即乙醇含量站容积的10%）一种是E85（即乙醇含量站容积的85%）乙醇的理化性质乙醇是一种无色透明、易挥发燃料液体、热值较低、蒸发潜热值较高、抗爆性能好、含氧量高。在少量水分存在情况下容易产生相分离，可与大多数溶剂互溶，毒性比甲醇小。乙醇与汽油理化性质比较性质乙醇MTBE汽油化学分子式烃类分子量468858180碳含量，52.268.28588氢含量，1313.61215氧含量，34.718.20密度（25）L0.7850.740.70.78理论空燃比9.011.7314.215.1雷德蒸汽压185645100沸点78.3255.330220闪点13-28-40自然点420460220260蒸发潜热kJ904339310低热值26.7735.114350辛烷值RONMON11191118101849872862.2.1乙醇作为汽车代用燃料的主要优点：乙醇资源丰富。乙醇可以从谷物玉米中制取也可以从甘蔗、甜菜、小麦、大麦和蔬菜废弃物中制取。环保性能好。汽油中硫含量和烯烃含量比较高，乙醇含有较高的氧，存在自供氧效应，减少CO生存的条件，是CO较多的变成二氧化碳，使和排放量小于汽油。辛烷值高，抗爆性好。有关研究结果显示，国内典型催化裂化汽油中添加乙醇后，其提高了、个单位，增加个单位，乙醇对烷烃类汽油组分辛烷值调合效应好于烯烃类汽油组合和芳烃类汽油组合。10冰点低。乙醇冰点比汽油低得多，无须担心在环境温度较低时，像汽油那样在化油器中容易结冰，影响化油器正常工作。乙醇着火极限宽。乙醇着火极限宽，燃烧速度快，在稀混合气燃烧时任能保持较高的火焰传播速度，这就是在选择运转工况时有较大的自由度，有利于净化排气及降低油耗。潜热值大。乙醇潜热值大，蒸汽压低，能降低缸内温度，减少发动机热负荷，降低的排放，减少压缩负功，并可提高充气系数11。储存运输方便。醇常温常压下为液体，方便储存和运输。2.2.2乙醇作为汽车代用燃料的缺点：乙醇的热值低于常规汽油。乙醇的热值低于常规汽油，因此，当动力系统不改变时，使用乙醇汽油的汽车，发动机油耗随着乙醇掺入量的增加而增加。乙醇具有腐蚀性。乙醇在燃烧过程中会形成乙酸等对金属有腐蚀性的硫化物乙醇生产过程中一般会有酸性物质，会对发动机产生较为严重的腐蚀和磨损影响。有关实验结果表明，汽油添加乙醇后乙醇浓度对金属腐蚀率基本没有影响，但乙醇浓度增加，对紫铜试件腐蚀增加，当乙醇含量为时，铜片腐蚀达级，铸铁试件出现的增重，对其他金属腐蚀影响不明显。汽化潜热值大。乙醇的汽化潜热值大，理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油，导致汽车动力性及经济性下降。乙醇冷启动性差。在低温条件下乙醇可燃混合气在化油器中形成的可燃混合气比低，影响可燃混合气的形成和燃烧的速度，从而影响启动。溶胀性乙醇作为一种化工溶剂对汽车供油系统的橡胶部件有一定的溶胀作用，对油泵的密封及其他的合成橡胶材料大多都有轻微的腐蚀、溶胀、软化或龟裂作用。乙醇抗水性差。乙醇汽油在少量水分存在情况下容易发生相分离。2.2.3国内外用乙醇汽油研究发展概况美国美国是乙醇燃料的主要生产国之一，早在世纪年代就开始研究和应用乙醇燃料。图表为近年来美国燃料乙醇生产使用情况及预测根据美国能源部公布资料可知，乙醇燃料在美国生产与使用获得迅猛发展，年产量突破亿加仑用了年时间（），突破亿加仑也用了年时间（），而由亿突破到加仑仅仅用了年（年）随着乙醇燃料技术发展，扩大乙醇生产原料的来源，降低乙醇的生产成本是美国积极研究的课题。12巴西巴西是世界上最大的乙醇燃料生产国和消费国，巴西燃料乙醇年生产量约为万吨，占全球燃料乙醇总量的，国内使用万吨，年出口约为万吨左右，巴西是世界上唯一不使用纯汽油作为汽车燃料的国家，巴西燃料乙醇产业的发展始于年，巴西设立了糖和乙醇的研究机构，并在法律上上要求乙醇作为添加剂，以的比例与汽油混配。世纪年代，受石油危机的影响，为保持经济增长和国家能源独立，巴西政府采取积极行动，于年出台了国家乙醇计划。甘蔗为巴西主要的经济作物，其种植的甘蔗有用于乙醇生产，而乙醇的用作燃料，目前，巴西的汽车燃料有种：纯乙醇（含水乙醇）、乙醇汽油（乙醇汽油）、燃料（乙醇甲醇汽油）和柴油。巴西共有320多家燃料乙醇生产企业，其中205家实行燃料乙醇和糖联产，115家单生产燃料乙醇，自2000年以来，燃料乙醇的产量年均增长12%以上。13日本日本由于资源严重匮乏，所以日本积极研究燃料乙醇，目前在日本有2%的汽车是使用乙醇汽油的，政府计划2020年前一半燃油汽车使用乙醇汽油，到2030年所有的日本燃油汽车都是用乙醇汽油。欧盟据统计，继2008年乙醇产量增长60%后，欧盟2009年的乙醇生产量有继续增长 ，增长31%，欧盟乙醇生产量已从2008年28亿升增长到2009年的37亿升。虽然一些国家包括奥地利和瑞典，其2009乙醇产能大大增加，但法国依然是最大的生产国。法国乙醇生产量从2008年的10亿升增长到2009年的12.5亿升。德国也不甘落后，该国2009年乙醇生产量增长了32%，至7.5亿升，而第三大生产国西班牙生产量为4.65亿升。欧盟乙醇产量上升的同时消费量也在快速上升，2008年欧盟的乙醇消费量在35亿升，到2009年增长到43亿升。国内我国发展燃料乙醇起步较晚，先后在河南、安徽、黑龙江、吉林、辽宁五省进行了试点，生产乙醇，生产的原料主要是玉米等陈化粮，从2001年开始在河南、黑龙江两省开始适用车用乙醇汽油，采用立法的手段在试点的地方应用，河南先在南阳、洛阳、郑州三市使用乙醇汽油，2001和2012年分别消耗燃料乙醇147吨和500吨，增长势头明显，黑龙江省在哈尔滨和肇东使用乙醇汽油，2001年和2002年分别消耗燃料乙醇127吨和500吨。我国吉林省燃料乙醇有限公司、河南天冠集团及黑龙江华润金玉实业有限公司都生产燃料乙醇，年产量分别达到60万吨、30万吨、15万吨。142.2.4应用前景燃料乙醇具有长远的经济利益，随着国际油价上涨，替代能源开发重要性日益彰显，乙醇燃料作为汽车代用燃料优势明显，推广乙醇汽油不仅可以解决石油短缺的问题，还可以解决环境问题，未来汽车替代能源市场组要有三个阶段，短期还是以车用燃料，中期是乙醇汽油，长期是电能和氢能。从长远来看，石油的价格还会保持上涨的趋势，而随着乙醇生产工艺的成熟，成本将不断下降，与油价上涨的反差将越来越明显，在成本上乙醇已经具备强大竞争，未来20年由于石油资源枯竭，乙醇以其无污染、可再生、经济性好的特点将占有大量的汽车市场份额。3醚类汽车代用燃料3.1二甲醚物化性质：二甲醚（Dimthyl Ether,简称DME）是一种简单的脂肪醚，又称木醚、甲醚。的化学分子式为在常温下是一种无色可燃气体，二甲醚氧含量高（氧含量），这使得的燃烧十分充分，几乎是无烟燃烧。二甲醚具有轻微醚香味，不刺激皮肤。室温下其蒸汽压为0.5Mpa，(-4050) 的温度范围内，易冷凝、易气化，能溶于水、甲醇和乙醇的溶剂。二甲醚与柴油的理化性质汽油柴油二甲醚液态密度0.700.780.820.880.667质量低热值MJ43.542.528.9体积低热值MJm32.1235.6659.5十六烷值01040505560辛烷值RON9010020辛烷值MON8090 理论空燃比14.215.114.69.0汽化潜热kJ310340250300467.7沸点3020017536024.9自然温度220260250235空中着火界限1.47.60.66.53.417动力粘度（20）cp0.280.59240.15因为二甲醚的十六烷值非常高（5560），而且二甲醚的自然温度（235）比柴油的自然温度（250）低，二甲醚的特性决定它适合做压燃式发动机汽车的代用燃料（即柴油发动机）。3.1.1二甲醚作为汽车代用燃料主要优点：环保性好。二甲醚分子式结构中没有CC键，只有CO键和CH键，且含有34%的氧，因此燃烧后生成的、和微粒，发动机能承受较高的排气再循环率以降低的生成与排放。十六烷值高。二甲醚的十六烷值高于柴油，自然温度低，滞燃期比柴油短，的排放与燃烧噪音比柴油低。功率高。二甲醚的低热值为柴油的，为了达到与柴油相当的动力水平，必须增大每次循环供油量，二甲醚理论混合气热值为15，而柴油的理论混合气热值为，因此，二甲醚发动机的功率不仅不会降低，反而会升高。二甲醚潜热大。二甲醚的汽化潜热为柴油的倍，如果按等放热量计算，二甲醚的汽化潜热为柴油的倍，因此，会大幅度降低柴油机最高燃烧温度，改善的排放。16低沸点，低沸点的特点使得二甲醚在喷入汽缸后即能汽化，其油束的雾化特性将明显优于柴油，有可能在低喷射压力下就能满足燃烧要求。17资源丰富。二甲醚的来源丰富，可以从煤、天然气和生物质中提炼。虽然我国天然气制取二甲醚不可取，但是以煤，尤其是含硫量较高的劣质煤和生物质作为原料制取二甲醚，既符合我国富煤少气少油的能源资源条件，又是积极响应我国节能减排政策的有效措施。18经济性好。99%纯度燃料级二甲醚价格为4000元吨，二甲醚重型商用汽车百公里耗80L，液态二甲醚密度0.7L则百公里运营成本224元。（80L0.7L4元=224元）。以全国0#柴油价格为例，柴油7.74元L柴油重型商用汽车百公里油耗42L，则百公里运营成本为325元（42L7.74元L=325.8元）。百公里可省101元。3.1.2二甲醚作为汽车代用燃料缺点：常温常压下为气态，易发生气阻现象。粘度低，高压供油系中易泄露，使偶件易早期磨损。对普通橡胶塑料有腐蚀性。受辛烷值低的限制，如掺混其他燃料则使供给系统过于复杂。常温蒸汽压高，爆炸范围宽，对设施的安全高于汽、柴油。以煤炭为基础，而煤炭是不可再生资源。甲醇的衍生品，从产能到价格受甲醇制约。实现商业化应用需要较高的综合成本。3.1.3国内外二甲醚发展概况：日本日本因为资源奇缺，土地少，人口多，使日本在二甲醚的研究是世界最全面和最深入的国家，日本在本世纪初开始，日本经济产业省、国土交通省、环境省以及日本油气国家公司等机构对一系列二甲醚应用项目提供资助，主要有二甲醚与LPG的混合燃气研究、高效燃料级二甲醚燃烧系统，二甲醚在柴油机和大型燃气轮机的应用研发、二甲醚公共汽车和载重卡车的研发、高效微型二甲醚燃料电池的研发、DME低温蒸汽重整系统的开发、二甲醚磷酸燃料电池的开发、汽车用二甲醚重整供氢系统的开发等。2007年3月，日本政府修订的该国基本能源计划对DME应用开发制定的政策是：长期计划，继续进行DME汽车的研发项目以保持日本经济的持续发展。短期计划，扩大DME在LPG燃料的的补充对于促进日本DME的应用极为重要由于DME有益于保证日本化石燃料的稳定供应，且清洁环保，应促进低成本的DME生产和应用工艺的开发。支持DME的生产和应用装置支持DME汽车的研发提高公众对DME汽车的认知从1998年起日本几个著名汽车制造商就已经先后制造出DME样车，并进行了大量道路行驶实验，经过十多年的努力，日本DME汽车的研发已经取得了很大的进展，制造出了实用的DME发动机，以及适合DME燃料的喷嘴系统，DME发动机的输出基本上与普通柴油机相当。19韩国韩国产业能源部（MOCIE）于2007年8月发布了韩国DME发展计划，计划到2012年实现DME的工业化，计划由KOGAS进行DME生产工艺的研发，韩国LPG工业协会负责分销，韩国大学和学院还开展DME发动机的研究。欧美欧美DME开发落后于亚洲一些，因为欧美对于才有机的替代燃料更趋向于生物柴油，与二甲醚相比生物柴油生产工艺简单，汽车发动机无需改动，而且基础设施也可以沿用。所以，欧美在二甲醚开发上缺乏积极性。国内与国外相比，我国的DME的应用研究比较落后，目前在我国除少是DME作为抛射剂外，大部分二甲醚主要用作民用燃料，在当前国际油价高涨的严峻形势下，作为清洁能源的二甲醚是适合于我国能源结构调整的替代燃料，二甲醚替代柴油和液化石油气的前景已得到越来越多的认同，对其市场应用的认识也有了全新的突破。国内许多科研单位也积极开展DME应用技术研发项目，上海交大1997年承担我国首项国家自然学研究基金自主研制了二甲醚发动机系统，目前已获得三项国家专利，该项目对二甲醚燃料喷射过程，包括二甲醚燃料泵端、嘴端油管压力和针阀升程、音速、闪急沸腾雾化现象和燃烧过程以及二甲醚发动机的可靠性进行了深入研究，揭示了二甲醚燃料在发动机喷射特性燃烧机理与排放特性方面的规律，西安大学能源与动力工程学院汽车工程系在美国福特汽车公司和国家自然科学基金会的资助，对二甲醚发动机燃烧二甲醚燃料进行了研究，取得很多的成果，天津大学用火焰直接成像法研究了二甲醚的差火燃烧过程，吉林大学对共轨是柴油机燃烧二甲醚进行了研究。20 223.1.4应用前景二甲醚作为汽车代用燃料优势明显：一符合国家能源战略，我国是富煤、少油、少气的国家，用二甲醚作为汽车代用燃料可减少对外能源的依赖。二用二甲醚作为汽车代用燃料可有效减轻环境污染问题。三随着油价连年上涨，中国税收和经营等方面都遭遇到高油价的挑战，使用二甲醚作为汽车代用燃料是抑制其影响力的重要措施。四随着油价上涨，制约DME发展技术方面的瓶颈问题将逐步得以解决，使得DME作为作为汽车替代能源具有更大的价格优势。协调好企业和科研单位力量，对能源战略进行充分的研究和合理确定DME与其他燃料的关系，探索适合我国国情的供应、生产、储运和应用路线，形成一个体系，让二甲醚更快速的成为汽车替代能源的主力军。4气体汽车代用燃料4.1天然气天然气（英文：Natural Gas简称NG）其主要是由烷烃构成，是一种无色无味的气体，常见的车用代替燃料天然气有两种存在的形态，一种是压缩天然气（），一种是液化天然气（），压缩天然气（）压缩天然气主要是由甲烷（）所构成。以超过的大气压力将天然气压缩在可承受高压的容器内，由于压缩后是气态，与汽油和柴油相比，压缩天然气燃烧的效果更。液化天然气（）液化天然气（）主要是由甲烷、饱和烷烃、和少量的硫等组成，液化天然气的制取需经过去氧、去硫、脱水、和除酸等一系列的工序处理后，在经过分馏、低温、冷凝等工序才可制成液化天然气。4.2天然气作为汽车代用燃料的优点环保性好。天然气是一种无色无味的气体，汽车用天然气做代用燃料时，燃烧过程中除了产生少量的二氧化碳几乎没有其他污染物产生，对人和自然环境影响较小。燃点高。汽油的燃点为426，而天然气的燃点在640以上，当天然气汽车燃料发生泄露时不易被点燃。密度低。由于天然气的密度相对空气密度约为0.570.59，当天然气发生泄露时由于密度低，将很快的在空气中消散，不易聚集，很难形成爆炸点火的浓度。辛烷值高。天然气的辛烷值在120以上，是现在市面上任何汽油都不能相比的。爆炸极限宽。汽油的爆炸极限在17%，而天然气的爆炸极限在515%，这样的爆炸条件在自然条件不易形成。资源丰富。我国拥有非常丰富的天然气，在已经探明的天然气约为1.8万亿立方米，按现在的开采量可维持80年以上。经济性好。用天然气作为汽车的代用燃料可以降低汽车的运营成本，以一辆家用中型汽车为例，家用轿车每百公里耗油8L ，按汽油每升8元计算，汽车每百公里燃料的费用为64元，改成天然气汽车后每百公里耗气5.27kg，按天然气3.35元计算则天然气汽车费用为17.65，汽车改成天然气汽车后每百公里可省46.35元。工况好。天然气汽车燃烧后基本上没有积碳产生，这就使得天然气汽车的发动机运行更平稳，而且还可以延长发动机的使用寿命。4.3天然气作为汽车的代用燃料的缺点；动力性差。由于天然气是气体燃料，在形成可燃混合气时与汽油机相比占得缸内容积较大，而能量密度低，在同样的汽缸下，天然气作为汽车的代用燃料时发动机功率下降10%30%。行驶里程短。天然气是气体燃料，占体积较大，能量密度低，一次出行无法携带太多的燃料，影响其行驶的里程。投资大。天然气是气体燃料，气体燃料的不方便运输和贮藏，需要液化装置液化，还需要建设比传统加油站投资更大的加气站。 4.4国内外天然气汽车发展概况，在进入21世纪后，世界上许多的国家都都鼓励发展天然气汽车，各国通过政策和技术的支持是天然气汽车快速的发展。根据国际天燃气汽车协会的统计，截止2010年在全世界有77个国家在推广天然气汽车，而全世界的天然气汽车的总量达到了12000000辆以上，全世界的天然气加气站达到了16000座以上。意大利欧洲的天然气汽车发展于20世纪30年代的意大利，由于意大利政府和汽车厂商的支持，而且意大利具有较为完善的天然气供应和销售网络，天然气汽车与汽油车相比有较大的经济优势，这使得天然气汽车在意大利迅速的发展起来，据统计截止到2010年，意大利全国的天然气汽车的总量达到70万辆以上，而且每年还保持着较快增长。德国，德国的天然气汽车发展得益于天燃气公司、汽车制造商和政府和紧密的合作，截止到2010年德国全国的天然气汽车达到9万辆以上，天然气加气站达到900多座。美国美国在1990年通过空气清洁法案又在1992年通过了能源政策法，这两部法成为了支持天然气成为汽车代替能源的基础。在美国刚开始发展天然气汽车并不顺利，所遇到的问题主要有几个方面；一当时汽油的价格与天然气的价格差价小，不足以使美国民众感受到天然气的价格优势。二由于天然气是气体燃料能量密度小，不能和汽油或柴油汽车的动力相比较。三国家的政策没有得到地方的重视和落实。四天然气的加气站网络不健全，使得影响汽车行驶里程和方便。五政府担心天然气的资源不足以支撑整个美国的需要，担心天然气汽车未来的应用前景。但是在2005年以后，天然气汽车在美国迅速的发展起来，主要原因是因为：一国家出台了大规模的刺激措施，如购买天然气汽车可以享受一系列的优惠，完善了天然气加气站的建设。二国际油价的上涨，天然气的价格优势得以体现。三美国在页岩气生产技术上有了重大的突破。四相比于其他汽车替代能源，天然气汽车技术更成熟。国内天然气代用燃料发展概况我国天然气代用燃料从上世纪50年代开始出现，曾中断20年，到80年代至90年代天然气用作汽车的代用燃料出现了前所未有的发展，截止2010年底，我国天然气汽车的保有量已达45万辆。根据市场预测，到2015年中国天然气汽车的保有量将达到150万辆，2020年将达到300万辆，未来5年复合增长率超过25%。4.4应用前景由于后工业时期世界能源结构的调整与各国排放法规的日益严格，使用天然气作为汽车代用燃料成为了各国的共识。我国汽车每年以百万量的速度增长，而天然气汽车以20%的速度递增。在石油上涨能源短缺的未来，天然气作为汽车的代用燃料将大有可为。5电能成为汽车替代能源5.1电动汽车（EV）电动汽车是20世纪最伟大的20项工程技术成就中前两项技术的融合，即“电气化”和“汽车”的融合产物。纯电动汽车全世界现在一般以锂离子电池为主要动力，用锂离子电池作为汽车的动力主要因为其有高容量、高电压、高能密度、高循环和稳点性好，锂离子电池的工作温度范围宽（-3065），使用寿命长等特点，是未来最适合作为汽车燃油的替代产品。5.2电动汽车作为汽车代用然的优点；环保性好。电动汽车是世界上唯一可以达到零排放的机动车，电动汽车在使用时不排放任何有毒有害物质，即使按耗电量来换算为电厂的发电时所产生的污染来计算，除硫和微粒外，其它污染物显著减少，由于电厂一般在城市的郊区，远离城市，对城市污染的影响较小，而且电厂的排放比较集中，容易集中处理有害物质。无噪声电动汽车有别于传统汽车，因为它没有内燃机，它是靠电池驱动电动机来工作的，它在行驶运行中基本是无声的，使用电动车有助有降低城市中的汽车噪声污染。高效率这是电动汽车的最显著的特点，在城市的道路上，如果遇上红灯，传统的燃油汽车在怠速时，内燃机的混合气是浓混合气，燃烧不充分，消耗大量的燃油，而且还会排出大量有毒有害气体污染空气，而电动汽车却没有这样的麻烦，遇到红灯时，电动车松开加速踏板，电动汽车电池就停止供电，即不浪费资源也不污染环境。结构简单。电动汽车结构简单，使用和维修方便是电动汽车另一优势，与传统燃油机汽车相比，电动汽车容易操控，、结构简单，由于电动汽车的运动部件相对于汽车较少，无需更换机油、油泵、消声装置等，也无需添加冷却水，这样就减少了用户维修和保养的工作量。适用范围广。电动汽车对环境要求低，可在不通风、寒冷、缺氧的条件下使用。经济性好以比亚迪F6为例跑250公里耗电60度，电价按0.5元度计算，则百公里运营成本为12元，而另一辆紧凑型燃油动力汽车百公里油耗7升，按8元升计算，百公里运营成本为56.，则使用电动汽车百公里可省44元。5.3电动汽车成为汽车代用燃料的缺点；购车成本高，电动汽车的购车成本过高主要是电池中使用了大量的贵重金属，从而使电动汽车的价格不菲，弱化了购车需求，以比亚迪低碳版双模电动汽车为例，其售价为万元，而所搭载的车型比亚迪的售价为万多元，比亚迪电动汽车高出普通燃油版比亚迪一倍多得价格，虽然电动汽车的耗电成本不足燃油汽车的四分之一，但初始的购车价格还是让很多想购买电动汽车的人望而止步。电池技术。纯电动汽车电池主要性能指标是比能量（E）能量吗，密度（Ed、比功率（p）、循环使用寿命和成本，现在纯电动汽车的电池性能和燃油汽车相比还有很大差距，要想让电动汽车成为汽车代用燃料必须提高电池性能，制造出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本更低的高效电池，这样纯电动汽车的续驶里程、加速性、够购车成本都得到明显改善，这样才有利于电动汽车的推广。充电时间长。在国外，电动汽车的充电业务大体上可分为三类；一是常规充电。常规充电可利用家庭电源给电动汽车来充电，充电时间一般为59个小时在充电的功率在23kw。二是快速充电。快速充电需要到电动汽车充电站完成，充电时间在2040分钟即可完成，充电的功率在3050kw.三是电动汽车电池更换。电动汽车用户需到电动汽车运营商指定地点更换电动汽车电池，更换时间在29分钟。电动汽车在充电所耗的时间太多，而更换电池又增加了运营商的运营成本而且还需要较大的场地，与传统燃油汽车相比浪费时间或增加运营成本。5.4国内外电动汽车发展概况美国在二十世纪70年代的，美国国会通过电动汽车和复合汽车的研究开发和样车试用法令，以国家立法和国家资助补贴等手段来加速电动汽车的研发和推广。在加利福尼亚州明确规定了零污染汽车要占总汽车销量的2%,，随后，美国东部也有十个州也制定并通过了相应的法律，美国投资140亿美金用来建设电动汽车的基础设施和电动汽车关键技术的研究，并以低息贷款的方式来帮助那些研发电动汽车的公司，美国计划在未来的几年里，政府采购汽车中纯电动汽车和混合动力汽车的比重不低于50%。日本日本是最早开始研发电动汽车的国家之一。日本国土面积狭小而且没有石油资源，日本石油都是从国外进口，油价很高，同时由于日本工业发达，环境污染严重，因此，日本重视电动汽车的开发以减轻日本对外的石油依赖和减轻环境污染问题，日本政府是通过政府补贴和车税减免的办法来鼓励消费者购买电动汽车，同时日本政府还制定了严格的汽车尾气排放标准和法规。德国德国是世界上工业强国，德国政府积极倡导电动汽车，在1994年就就对开发电动汽车的人予以补助，并对使用电动汽车的人给予补贴和购车税减免，在2009年8月德国政府提出国家电动汽车发展计划计划目标是在2020年全德国电动汽车的数量超过100万辆，2030年达到500万辆，到2050年基本上不使用石化燃料。 以色列以色列虽然地处是有丰富的中东，但是由于以色列和其他阿拉伯国家的关系不融洽，使得以色列的能源供应没有保证，因此，以色列积极地推广电动汽车在以色列的发展。截止到2011年，以色列在国内建设50多万个充电桩，投资3个多亿。国内我国石油短缺，依赖进口石油严重，为了解决日益扩大的石油消费增长量和石油短缺的供求矛盾，我国在“十五”“十一五 ”“十二五”中都设立了国家863“节能与新能源汽车”重大研究专项，并拨预算经费13亿元。2012年六月国务院下发节能与心梗能源汽车产业发展规划（20122020），提出以纯电驱动为新能源汽车发展和汽车工业转型的主要战略，为配合规划实施，2012年九月财政部、信息化部、工业部、科技部共同组织开展新能源汽车产业技术创新工程，中央财政安排专项资金40亿元，重点支持全新设计开发的新能源汽车车型及电池等关键零部件。5.5应用前景世界上目前去世界汽车拥有量超过7亿台，并且每年还以1000万以上的速度递增，尽管目前电动汽车在研发和推