清洁燃料汽车—概述

清洁燃料车辆，第1章概述，1。清洁燃料汽车的发展背景，清洁燃料汽车-低排放燃料汽车，1。能源问题(1)能源的分类33，354可以提供人类所需的有用资源(1)一次能源是根据自然界现有的方式划分的自然界现有的能源。例如，煤、石油和天然气(石化燃料)；生物质能(木柴、秸秆)；自然能量(水波)；核能(地热、轴向、钍)等。二次能源-加工和转换能源。例如，焦炭、煤气、汽油、柴油、电能等。利用情况可分为常规能源广泛使用的一次能源。例如，煤、石油、天然气、水力和核能新能源的五大常规来源是正在开发和研究的主要能源。例如，太阳能、风能、海洋能、生物质能和其他替代能源可以替代石油的主要能源。例如，太阳能、风能、水能、生物质能等。(3)可再生能源根据能源的可再生性分为可再生能源可持续补充的一次能源。例如，太阳能、风能、水能、生物质能和其他不可再生能源短期内无法回收的主要能源。如煤、石油、天然气等。(4)根据对环境的影响，清洁能源无污染能源。例如，太阳能、水能、风能、地热能、电、天然气和其他非清洁能源污染严重的能源。例如，煤、石油等。(2)能源消耗世界石油、煤炭和天然气形势(2002):石油储量：1666亿吨，可使用45年；消耗：第一煤炭储量：10438.64亿吨，可供120年使用；消费量：第二天然气储量：141万亿立方米，可使用200年；消费量：第三位中国石油、煤炭和天然气现状：石油储量：2.4%，石油进口量超过1亿吨，消费量：第二位煤炭储量：11%，消费量：第一位天然气储量：0.8%，消费量：第六位* *石油即将枯竭；充分利用煤炭和天然气资源可以有效缓解石油资源的消耗。(1)环境污染的主要来源是工业生产。车辆严重污染事件：伦敦烟雾事件。始于1873年，整个城市持续被二氧化硫和煤尘形成的浓烟覆盖，导致268人死亡。从那以后又发生了六次，最严重的一次是1952年，当时大气中尘埃粒子的浓度达到了4.46毫克/立方米。二氧化硫高达1.34ppm，成千上万的人死于支气管炎、肺炎、肺结核和心力衰竭。(2)该市第四次哮喘事件。自1955年以来，高硫重油的冶炼以及工业燃料油中的二氧化硫和金属粉尘对大气的污染导致了自1961年以来的袭击，导致数千人患哮喘，数十人死亡。(3)洛杉矶光化学烟雾事件。自1943年以来，由于二次污染，如氮和氧化合物的光化学反应产生的臭氧以及汽车排放的碳氢化合物，成千上万的人患有红眼、流泪、喉咙痛、胸闷、呼吸困难和其他疾病。仅在1955年，就有大约400人死亡，同时大面积的树木死亡，农作物严重受损。(2)汽车污染对环境的主要有害排放物是一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、二氧化硫、二氧化硫、颗粒物(铅化合物、黑烟、油雾等)。)，气味(甲醛、丙烯醛等。)。这些有害排放物在柴油发动机中不到废气总量的1%，在汽油发动机中有时高达约5%。然而，它们中的大多数是有毒的或具有强烈的刺激、气味和致癌作用。(1)一氧化碳的危害是无色无味的，它与人体血红蛋白的结合能力是氧气的240倍。当空气中一氧化碳含量超过0.1%时，会导致人体中毒，当75%的血红蛋白失去氧气传输能力时，会导致人体窒息。(2)碳氢化合物的危害碳氢化合物是未燃烧和未完全燃烧的燃料油、润滑油及其热解和部分氧化产物，包括数百种组分，如烷烃、烯烃和芳烃。烷烃有麻醉作用，刺激口腔和鼻子的粘膜。烯烃是s一氧化氮无色无味，毒性很小。它能在空气中产生二氧化氮，但高浓度的一氧化氮对血液有毒性作用，可引起中枢神经麻痹和痉挛。二氧化氮是一种带有强烈刺激性气味的红棕色气体。它是汽车尾气中的恶臭物质之一。它能与肺部的水结合生成可溶性硝酸，严重时会导致肺气肿。此外，NO2是在地面附近大气中形成臭氧的主要因素之一，也是形成酸雨的主要物质。(4)有害颗粒。颗粒的主要成分是碳及其吸附的有机物。汽油机排放的颗粒物较少，主要是含铅汽油燃烧后产生的铅化合物颗粒。铅对人体非常有害。进入人体血液后，可通过血液分布到软组织和骨骼，导致造血功能下降、肝功能障碍、贫血，并导致消化系统和神经系统损伤。柴油发动机排放更多的微粒，主要成分是无毒的碳烟，但这种细小的微粒会在自然界中形成浮尘或灰尘，进入人体肺部并造成肺组织损伤。此外，SO2和其他碳氢化合物(如致癌的多环芳烃、苯并芘等。)经常附着在碳烟上，这也可能对人体造成伤害。镉、镍、铊、铜、氟和碳烟中的其他元素对动植物有一定的破坏性影响。(5)二氧化硫(SO2) SO2的危害是无色气体，有强烈的刺激性气味，与水结合形成亚硫酸，对人的口腔和鼻粘膜有强烈的刺激性，与灰尘结合更为有害。二氧化硫也是酸雨的主要原因。(6)醛类有害醛类有害物质主要包括甲醛、乙醛、丙醛和丙烯醛。大多数醛类具有刺激性气味和麻醉作用，对人体呼吸系统和眼睛有害。醛在大气中也有光化学效应，产生光化学烟雾。臭氧O3的危害是由含氮氧化物废气和碳氢化合物的光化学反应形成的。O3是一种刺激性很强的气体。它刺激人的眼睛和呼吸道。当空气中含有0.110-6的臭氧时，人们会明显感到呼吸困难。它比SO2和NO2更有害。臭氧也影响植物的光合作用，是导致森林疾病的主要因素之一。二氧化碳(CO2) CO2的危害是无色气体，略带酸味，无毒。过去，二氧化碳不是人工制造的有害气体。然而，目前的研究表明，二氧化碳可以吸收红外辐射。随着大气中二氧化碳含量的增加，地面对红外辐射的吸收也增加，导致地面辐射到空间的热量损失减少，从而导致大气温度升高，形成日益严重的“温室效应”，影响全球气候变化。* *减少汽车有害排放势在必行。(3)欧洲轻型车辆的汽车排放限值(克/公里)。注：非直喷式；(2)为直喷式。从2005年起，我国道路车辆将执行欧洲二级排放标准。(4)减少车辆有害排放的措施发动机内清洁曲轴箱通风(PCV)(蒸汽和柴油)-减少碳氢化合物活性碳罐汽油蒸发排放控制系统(汽油发动机)-减少碳氢化合物废气再循环(EGR)(蒸汽和柴油)-减少氮氧化物涡轮增压和中间冷却技术(蒸汽和柴油)-减少氮氧化物，微粒高压共轨技术(柴油发动机)-减少微粒和氮氧化物的稀薄燃烧技术(汽油发动机)-减少氮氧化物的均匀充气压缩点火技术。 碳氢化合物和一氧化碳(HCCI)(柴油发动机)-减少氮氧化物和碳烟(2)后处理二次空气喷射(汽油发动机)-减少碳氢化合物和一氧化碳排气热反应器(汽油发动机)-减少碳氢化合物和一氧化碳再燃烧(后燃烧)(汽油发动机)-减少碳氢化合物、一氧化碳三元催化转化器(汽油发动机)-氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳吸附催化转化器(汽油发动机)-氮氧化物微粒过滤器(柴油发动机)-微粒氧化催化转化器(柴油发动机)-可溶性有机物、碳氢化合物和一氧化碳减少， * *节能和环保是汽车技术发展的两大主题，寻找清洁有效的替代燃料是汽车技术发展的主要方向。3.汽车新能源(1)电能-电动汽车的优势：来源丰富(2)污染和低噪音-零污染(3)结构简单和易于维护(4)高能效-比汽油汽车高40%缺点：低能量密度-连续行驶里程短，动力性能差(2)长充电时间-一般6 10h (3)高电池成本和短寿命应用：测试阶段。未来汽车的主体，(2)氢(H2)-燃料电池汽车(氢汽车)的优势：非常丰富的资源水、天然气、煤等。(2)污染小NoX热效率高混合气均匀，火焰传播速度快(4.85米/秒，汽油0.83米/秒)缺点：成本高电解水(2)储存区不方便气体储存区(能量密度低)，液体储存区(-253) (3)动力性差密度低单位体积热值应用低依赖于生产和储存区技术的突破。(3)天然气天然气汽车的主要成分：CH4(85%95%)，少量乙烷、丙烷、丁烷、氮气和CO2的优势：来源丰富储量相当于石油；(2)污染少氮氧化物、颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物、二氧化硫和二氧化碳低于汽油；(3)高辛烷值-RON 120；(4)低价-1.5元/m3(基于热值)。1m3NG0.81kg汽油)缺点：能量密度低-热值低；不方便储存区加压储存区(CNG)，气瓶占据的大空间：意大利在20世纪30年代率先使用天然气汽车，拥有超过500万辆汽车。(4)液化石油气(LPG)-液化石油气车辆的主要成分：丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)的混合物-在0.5和0.8兆帕下的液体优势：丰富的来源-天然气和石油加工的副产品较少的污染-氮氧化物、颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物、二氧化硫和二氧化碳低于汽油高辛烷值RON94缺点：低能量密度-低热值困难的储存带-优于天然气应用：意大利在20世纪30年代首次使用，超过400万辆车辆。(5)酒精燃料酒精汽车酒精主要是指甲醇(CH3OH)和乙醇(CH3CH2OH)的优点：来源丰富甲醇：天然气、煤、木柴等乙醇：植物(甘蔗、玉米)、化工原料(乙烯)污染少含氧燃料、低氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳、二氧化碳燃料经济性好燃烧速度快，有利于稀燃，生产成本低贮存性好无色透明、挥发性液体缺陷：汽化潜热大，饱和蒸汽压低汽化困难，影响启动性能。(2)低十六烷值，(3)低热值和能量密度约为汽油和柴油的一半，(4)腐蚀性和毒性应用：作为能量的补充燃料，(6)二甲醚二甲醚汽车的优点：丰富的来源由天然气、煤、石油或生物质制成，(2)较少的污染低氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳，(3)高十六烷值5560十六烷值的缺点：难以储存和运输常温常压下为气态。大于0.53兆帕可液化润滑性差、成本高、粘度低的应用：应用于柴油发动机太阳能-太阳能汽车太阳能转换为电能(太阳能电池)机动车优点：来源丰富-能源无限污染和低噪音-零污染缺点：成本高、效率低-最大效率20%低能量密度应用：(8)生物质能(生物燃料)如沼气、植物油和动物油(鱼油)的优点：来源丰富-可再生；含氧污染少，不含硫；粘度高-易堵塞；低辛烷值；十六烷值低；蒸发差；雾化不良；积碳、附着和变质的