简述传统车用能源及新能源的应用

1、LOGO 简述传统车用能源及新能源的应用简述传统车用能源及新能源的应用 你了解我们的车用 燃料吗？ XXX XXXX班班 10XXXXXXX LOGO 目录目录 1 石油的发展及其自身限制石油的发展及其自身限制 2 天然气的发展及其应用天然气的发展及其应用 3 其他新能源的快速崛起及其所面临的问题其他新能源的快速崛起及其所面临的问题 3.1生物柴油生物柴油 3.1.1 生物柴油的制取工艺生物柴油的制取工艺 3.1.2 生物柴油的展望生物柴油的展望 3.2 氢燃料电池氢燃料电池 3.2.1 氢燃料电池的优点氢燃料电池的优点 3.2.2 氢燃料电池在产业化进程中的问题氢燃料电池在产业化进程中的问题

2、 3.3 二甲醚燃料二甲醚燃料 3.3.1 二甲醚与柴油的物性比较二甲醚与柴油的物性比较 3.3.2 二甲醚与柴油的排放比较二甲醚与柴油的排放比较 3.4 醇类燃料醇类燃料 3.4.1 乙醇燃料乙醇燃料 3.4.2 甲醇燃料甲醇燃料 3.4.3 粮食的困惑粮食的困惑 LOGO 1 石油的发展及其自身限制石油的发展及其自身限制 石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色的液体。石油又称原油，是一种粘稠的、深褐色的液体。 地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、 环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊

3、中的 生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料。生物经过漫长的演化形成，属于化石燃料。 最初，由于石油相对于煤炭热值高，储运方便，价最初，由于石油相对于煤炭热值高，储运方便，价 格低廉，其在能源结构中的比例逐年提高。二战之后，格低廉，其在能源结构中的比例逐年提高。二战之后， 其在能源消费中所占比重已跃升至第一位。其在能源消费中所占比重已跃升至第一位。 如今，随着各国工业的发展，尤其是汽车保有量的如今，随着各国工业的发展，尤其是汽车保有量的 快速增加，石油的需求越来越大，而石油的开采却越快速增加，石油的需求越来越大，而石油的开采却越 来越难，造成石油价格的飚升。再者，由于三次石油来越难，造成石油价格

4、的飚升。再者，由于三次石油 危机的影响，各国加大了对石油资源的争夺，进一步危机的影响，各国加大了对石油资源的争夺，进一步 抬高了石油的价格！抬高了石油的价格！ LOGO 环境因素越来越受到重视，大气污染的主要来源环境因素越来越受到重视，大气污染的主要来源 便是汽车尾气排放。而石油的燃烧不可避免的会带来便是汽车尾气排放。而石油的燃烧不可避免的会带来 CO，HC，氮氧化物以及颗粒物。随着排放法规的日，氮氧化物以及颗粒物。随着排放法规的日 趋严格，石油的使用也受到了限制。趋严格，石油的使用也受到了限制。 综合来看，石油在现阶段将仍然是最主要能源。综合来看，石油在现阶段将仍然是最主要能源。 但随着价格

5、的高涨，资源的枯竭以及一系列的环境问但随着价格的高涨，资源的枯竭以及一系列的环境问 题，石油替代能源的研发将会越来越重要。题，石油替代能源的研发将会越来越重要。 LOGO 2 天然气的发展及应用天然气的发展及应用 天然气是一种多组分混合气态化石燃料，主要成分天然气是一种多组分混合气态化石燃料，主要成分 是烷烃。它主要存在于油田和天然气田。是烷烃。它主要存在于油田和天然气田。 天然气相对于石油有辛烷值高，抗爆性好的特点。天然气相对于石油有辛烷值高，抗爆性好的特点。 而且比较清洁。其储量也较为丰富，截至而且比较清洁。其储量也较为丰富，截至2010年，全年，全 球常规天然气探明储量球常规天然气探明储

6、量187.1万亿立方米万亿立方米 。 由于石油价格的不断攀升，天然气的低廉价格促进由于石油价格的不断攀升，天然气的低廉价格促进 了其快速发展。在汽车领域，日常消耗较大的公交车了其快速发展。在汽车领域，日常消耗较大的公交车 及出租车已大量使用。同时，我们也看到，现如今，及出租车已大量使用。同时，我们也看到，现如今， 许多天然气汽车只是由内燃机改装而来，其性能还有许多天然气汽车只是由内燃机改装而来，其性能还有 待提高。待提高。 LOGO 3.1 生物柴油 生物柴油简介生物柴油简介 由于传统化石和矿物能源具有不可再生性和燃烧时会由于传统化石和矿物能源具有不可再生性和燃烧时会 带来严重的环境污染问题，

7、世界各国都在积极探索可带来严重的环境污染问题，世界各国都在积极探索可 再生的绿色能源。再生的绿色能源。Graham Quick 于于1983年首次对生年首次对生 物柴油进行定义后，各国科学家相继开展了其研究工物柴油进行定义后，各国科学家相继开展了其研究工 作，于是出现了第一代生物柴油（主要组分为脂肪酸作，于是出现了第一代生物柴油（主要组分为脂肪酸 甲酯），由于第一代生物柴油在使用过程中缺点太多，甲酯），由于第一代生物柴油在使用过程中缺点太多， 人们对其改进后的得到具有低粘度、低密度且十六烷人们对其改进后的得到具有低粘度、低密度且十六烷 值高的第二代生物柴油（组分类似于石化柴油）。因值高的第二代

8、生物柴油（组分类似于石化柴油）。因 第二代生物柴油制备原料仅限于油脂，研究者又对非第二代生物柴油制备原料仅限于油脂，研究者又对非 油脂类和微生物油脂进行试验并成功制得生物柴油，油脂类和微生物油脂进行试验并成功制得生物柴油， 即第三代生物柴油。即第三代生物柴油。 LOGO 3.1.1生物柴油的制取工艺生物柴油的制取工艺 第三代生物柴油的生产工艺主要有以下两种：第三代生物柴油的生产工艺主要有以下两种： 一、生物质气化制生物柴油一、生物质气化制生物柴油 其是指该原料如木屑、农作其是指该原料如木屑、农作 物秸秆等压制成或简单的破碎加工处理后，在缺氧的物秸秆等压制成或简单的破碎加工处理后，在缺氧的 条件

9、下送入气化炉中进行气化裂解，得到可燃气体并条件下送入气化炉中进行气化裂解，得到可燃气体并 进行净化处理且获得产品气的过程。进行净化处理且获得产品气的过程。 目前，欧美等发达国家对其的研究已经取得显著成果，目前，欧美等发达国家对其的研究已经取得显著成果， 特别是催化剂及气化装置。但在实际运用中发现，不特别是催化剂及气化装置。但在实际运用中发现，不 管采用哪种气化装置和催化剂，都存在焦油转化率不管采用哪种气化装置和催化剂，都存在焦油转化率不 理想、理想、CO选择性低和成本高等问题，所以开发高效且选择性低和成本高等问题，所以开发高效且 经济的气化装置和催化剂是以后的研究重点经济的气化装置和催化剂是以

10、后的研究重点。 LOGO 二、二、 微生物油脂制生物柴油微生物油脂制生物柴油 以微生物油脂为原料制备生物柴油最关键以微生物油脂为原料制备生物柴油最关键 的是利用微生物生产精制油脂。其工艺过程如下图的是利用微生物生产精制油脂。其工艺过程如下图 微生物油脂作为廉价的合成生物柴油的原料，已成为研究人员微生物油脂作为廉价的合成生物柴油的原料，已成为研究人员 关注的焦点。但微生物油脂的制备过程较为繁琐，且能否从微生物关注的焦点。但微生物油脂的制备过程较为繁琐，且能否从微生物 制备的油脂中获得高附加值的多不饱和脂肪酸变异株及进一步提高制备的油脂中获得高附加值的多不饱和脂肪酸变异株及进一步提高 多不饱和脂肪

11、酸产量，找到事宜的廉价培养物，将是该工艺实现产多不饱和脂肪酸产量，找到事宜的廉价培养物，将是该工艺实现产 业化的关键。业化的关键。 微生物油脂制备生物柴油工艺流程图如下微生物油脂制备生物柴油工艺流程图如下 LOGO 3.1.2生物柴油的展望生物柴油的展望 对微生物油脂和生物质气化所进行的一系列研究，对解决当对微生物油脂和生物质气化所进行的一系列研究，对解决当 今世界各国油脂原料供应问题，促进生物柴油工业化应用，解决今世界各国油脂原料供应问题，促进生物柴油工业化应用，解决 人类能源问题和环境问题等都具有深远的意义。随着世界科技的人类能源问题和环境问题等都具有深远的意义。随着世界科技的 不断发展，

12、第三代生物柴油的合成技术也会相继成熟并逐渐实现不断发展，第三代生物柴油的合成技术也会相继成熟并逐渐实现 其产业化，以满足人们对生物柴油的迫切需求。其产业化，以满足人们对生物柴油的迫切需求。 再者，中国的餐饮业发达，地沟油产量巨大，如果能够加以利再者，中国的餐饮业发达，地沟油产量巨大，如果能够加以利 用，将会带来很好的社会及经济效益。在此方面，日本的经验可用，将会带来很好的社会及经济效益。在此方面，日本的经验可 以借鉴。以借鉴。 LOGO 3.2 氢燃料电池氢燃料电池 氢燃料电池与普通蓄电池的供能原理氢燃料电池与普通蓄电池的供能原理 不同。蓄电池是一种储能装置，它把不同。蓄电池是一种储能装置，它

13、把 电能贮存起来，需要时再释放电能贮存起来，需要时再释放;氢燃料氢燃料 电池严格地说是一种电化学发电装置，电池严格地说是一种电化学发电装置， 是把化学能直接转化为电能，其基本是把化学能直接转化为电能，其基本 原理是电解水的逆反应原理是电解水的逆反应:把加注的氢和把加注的氢和 空气中的氧分别供给阴极和阳极，氢空气中的氧分别供给阴极和阳极，氢 通过阴极向外扩散和电解质发生反应通过阴极向外扩散和电解质发生反应 后，分解为氢离子和电子，产生电流后，分解为氢离子和电子，产生电流 的同时氢离子通过外部负载到达阳极，的同时氢离子通过外部负载到达阳极， 与氧结合生成水。与氧结合生成水。 LOGO 3.2.1氢

14、燃料电池的优点氢燃料电池的优点 一是无污染一是无污染 氢燃料电池供能过程中唯一的排放是纯净的温水，避免了温室气氢燃料电池供能过程中唯一的排放是纯净的温水，避免了温室气 体和其他污染物对环境的侵害。如果氢源能够通过太阳能、地热能或体和其他污染物对环境的侵害。如果氢源能够通过太阳能、地热能或 水能等获取，那就可以形成一个完美的零污染排放循环。水能等获取，那就可以形成一个完美的零污染排放循环。 二是高效率二是高效率 燃料电池的能量转换效率极高，理论上可达燃料电池的能量转换效率极高，理论上可达80%，实际效率已，实际效率已 达达50%60%，是普通内燃机热效率的，是普通内燃机热效率的23倍，因此，氢燃

15、料电池汽倍，因此，氢燃料电池汽 车可以说是世界上最环保、高效、低公害的汽车，是世界汽车工业战车可以说是世界上最环保、高效、低公害的汽车，是世界汽车工业战 略发展的焦点。略发展的焦点。 LOGO 3.2.2氢燃料电池在产业化进程中的问题氢燃料电池在产业化进程中的问题 第一，氢气的来源问题。第一，氢气的来源问题。目前全球氢产量约为目前全球氢产量约为5000万吨万吨/年，其中年，其中 96%是由天然气、石油和煤等传统能源，通过重整或改质技术制是由天然气、石油和煤等传统能源，通过重整或改质技术制 取而来。未能从根本上摆脱对化石能源的依赖。只有到了能以再取而来。未能从根本上摆脱对化石能源的依赖。只有到了

16、能以再 生性能源廉价地生产氢气，氢燃料电池汽车的燃料问题才算获得生性能源廉价地生产氢气，氢燃料电池汽车的燃料问题才算获得 根本性解决。根本性解决。 第二，氢燃料的储运技术间题。第二，氢燃料的储运技术间题。氢通常以氢通常以3种状态存储和运输种状态存储和运输:高高 压气态、液态和固态。高压氢气输送技术相对成熟，但其运输效压气态、液态和固态。高压氢气输送技术相对成熟，但其运输效 率较低，仅适用于加注量很小的加氢站。同时，常用压缩气体罐率较低，仅适用于加注量很小的加氢站。同时，常用压缩气体罐 的储氢量只能供燃料电池汽车行驶的储氢量只能供燃料电池汽车行驶150公里，续驶里程短。液态氢公里，续驶里程短。液

17、态氢 气需要气需要-253 摄氏度的条件贮存，这对于汽车来说非常困难。此外，摄氏度的条件贮存，这对于汽车来说非常困难。此外， 由于氢气分子很小，容易从输送管道、存储设备、处理工厂及汽由于氢气分子很小，容易从输送管道、存储设备、处理工厂及汽 车燃料电池中泄露。车燃料电池中泄露。 第三，燃料电他成本问题。第三，燃料电他成本问题。燃料电池生产成本居高不下是制约燃燃料电池生产成本居高不下是制约燃 料电池汽车商业应用的主要障碍之一。据美国能源部测算，目前料电池汽车商业应用的主要障碍之一。据美国能源部测算，目前 氢燃料电池的生产成本约为氢燃料电池的生产成本约为500美元美元/千瓦。专家估计，只有当燃千瓦。

18、专家估计，只有当燃 料电池的生产成本降至料电池的生产成本降至50美元美元/千瓦的水平时才能为消费者所接受。千瓦的水平时才能为消费者所接受。 也就是说，当一台也就是说，当一台80千瓦的车用燃料电池的成本降到目前汽油发千瓦的车用燃料电池的成本降到目前汽油发 动机的价格动机的价格(约合约合3500美元美元)时，才能创造巨大的市场效益。时，才能创造巨大的市场效益。 LOGO 3.3 二甲醚燃料二甲醚燃料 能从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取的二甲醚能从煤、煤层气、天然气、生物质等多种资源制取的二甲醚 燃料是近年来新出现的汽车代用燃料。二甲醚燃料是近年来新出现的汽车代用燃料。二甲醚(Dimeth

19、yl - ether)，简称，简称DME，是一种无毒含氧燃料，常温常压下为气，是一种无毒含氧燃料，常温常压下为气 态，常温下可在态，常温下可在 5 个大气压下液化，易于储存与输运；由于个大气压下液化，易于储存与输运；由于 其十六烷值高达其十六烷值高达 5560，具有优良的压燃性，是非常适合，具有优良的压燃性，是非常适合 于压燃式发动机使用的代用燃料。作为一种新型二次能源，于压燃式发动机使用的代用燃料。作为一种新型二次能源， 二甲醚具有很大的发展潜力和市场前景。二甲醚具有很大的发展潜力和市场前景。 LOGO 3.3.1二甲醚与柴油的物性比较二甲醚与柴油的物性比较 由左表可见二甲醚由左表可见二甲醚

20、 燃料具有低沸点、燃料具有低沸点、 低粘度、较高的压低粘度、较高的压 缩性、较低热值、缩性、较低热值、 压燃性好及混合气压燃性好及混合气 形成容易等特性，形成容易等特性， 其理化特性与柴油其理化特性与柴油 有很大不同有很大不同。 柴油机为上海柴油机股份有限公司生产的 2135 非增压直喷式柴油机 LOGO 3.3.2二甲醚与柴油的排放比较二甲醚与柴油的排放比较 注：均在1400r/min条件下测得 BMEP：制动平均有效压力 LOGO 由以上数据可知，二甲醚发动机的由以上数据可知，二甲醚发动机的NOx排放比柴油机排放比柴油机 大幅度降低，大幅度降低，HC和和CO排放处于很低水平，碳烟排放排放处

21、于很低水平，碳烟排放 为零，能实现无烟燃烧，呈现优良的排放特性。为零，能实现无烟燃烧，呈现优良的排放特性。 LOGO 3.4 醇类燃料醇类燃料 车用替代燃料常用的醇类燃料主要包括甲醇和乙醇。其资车用替代燃料常用的醇类燃料主要包括甲醇和乙醇。其资 源丰富源丰富,来源广泛来源广泛,污染小污染小,在国内外已被作为清洁燃料进行推广。在国内外已被作为清洁燃料进行推广。 LOGO 3.4.1乙醇燃料乙醇燃料 乙醇，俗名为酒精乙醇，俗名为酒精,是一种含氧燃料是一种含氧燃料,常温下的密度为常温下的密度为 0.7843 kg/L,沸点沸点78.3,低热值为低热值为27.20 MJ/kg,研究法辛烷值研究法辛烷值

22、 为为RON111,马达法辛烷值为马达法辛烷值为MON92。在我国通常以玉米、小。在我国通常以玉米、小 麦、薯类等农作物为原料制取乙醇。乙醇汽油燃料的研发应用麦、薯类等农作物为原料制取乙醇。乙醇汽油燃料的研发应用 已经步入成熟阶段。汽油中混入乙醇后有害化学物已经步入成熟阶段。汽油中混入乙醇后有害化学物(如硫、芳如硫、芳 烃等烃等)的密度降低的密度降低,辛烷值增高辛烷值增高,提高了汽油的排放性能和燃烧性提高了汽油的排放性能和燃烧性 能。研究表明能。研究表明,当汽油中乙醇的含量相对较高时当汽油中乙醇的含量相对较高时,其排放物的量其排放物的量 降低的较多降低的较多,例如当乙醇含量为例如当乙醇含量为6

23、%时时, HC的排放降低的排放降低5%, CO的的 排放降低排放降低21%28%, NOX的排放降低的排放降低7%16%。当乙醇的含。当乙醇的含 量为量为15%时时, HC的排放量降低的排放量降低16%, CO的排放降低的排放降低30%。且乙。且乙 醇辛烷值高醇辛烷值高,抗爆性好抗爆性好,汽化潜热大汽化潜热大,可提高发动机的进气量可提高发动机的进气量,从而从而 提高发动机的动力性。提高发动机的动力性。 LOGO 3.4.2甲醇燃料甲醇燃料 在我国甲醇燃料的主要来源是煤炭在我国甲醇燃料的主要来源是煤炭,国内已经探明煤的剩余国内已经探明煤的剩余 可采量可采量7000亿吨亿吨,可供开采上百年。所以可供开采上百年。所以,利用丰富的煤炭资源利用丰富的煤炭资源, 以甲醇为替代燃料以甲醇为替代燃料,是近期车用替代燃料发展的一个可行的是近期车用替代燃料发展的一个可行的,主要主要 的方向。的方向。 甲醇应用在汽油中甲醇应用在汽油中,可使燃烧更充分可使燃烧更充分,适当降低燃烧温度适当降低燃烧温度,从从 而降低了而降低了NO、HC、CO的排放。在实际应用中，低比例甲醇和的排放。在实际应用中，低比例甲醇和 较高比例甲醇易与汽油融合。目前较高比例甲醇易与汽油融合。目前,对于低比例和较高比例甲醇对于低比例和较高