浅谈汽车代用燃料的开发和应用前景论文

1、浅谈汽车代用燃料的开发和应用前景摘要随着社会不断发展，能源的缺乏已经成为一个困扰各国乃至全世界的问题，而汽车燃料的消费在其中占有了很大比例，因此汽车使用代用燃料已成为一个广受关注的发展方向。本文主要介绍了现有的各种类型的汽车代用燃料，以及各代用燃料在市场的使用现状，并对各代用燃料的来源特点排放污染状况作了初步的比较，结合我国现有的资源状况做出了一些分析和见解，探讨我国汽车代用燃料的发展方向，以及介绍了国外一些国家使用汽车代用燃料的经验及现状。随着燃料供需矛盾的逐步加大，燃料短缺的问题必将影响到各行各业，使用汽车代用燃料将是一个很好的探索，对其它能源消耗行业也是一种启示，这将为我国在社会主义经济

2、建设中铺平道路。常规车用燃料（汽油、柴油、液化石油气）主要来自石油，石油是不可再生的资源。进入新世纪，对汽车的尾气排放提出了更高的限制要求，从而对汽、柴油质量也提出了越来越高的质量标准，在车用燃料环保、节能、高效的推动下，一些新型汽车代用燃料应运而生，研发和应用新型汽车代用燃料己成为发展新世纪清洁汽车燃料的一大热点。 已面世或开拓中的新型汽车代用燃料主要有：醇类（甲醇和乙醇），生物柴油，二甲醚，天然气合成油，以及燃料电池用氢气、甲醇和清洁汽油。以上各种代用燃料均处于不同的应用和发展阶段。关键词：待用燃料 氢气 乙醇 甲醇 天然气 液化石油气 二甲醚 燃料电池目录摘要2关键词2第1章 代用燃料的

3、种类分析41.1.氢气(H2)41.2.甲醇41.3.天然气(ng)41.4.液化石油气(lpg)51.5.二甲醚51.6.燃料电池5第2章 各代用燃料的开发与使用前景52.1.氢气(H2)52.2.甲醇62.3.天然气(ng)72.4. 液化石油气(lpg)825.二甲醚102.6.燃料电池11结论15参考文献：17致谢：18 第1章 代用燃料的种类分析1.1.氢气(H2)H2主要用作宇宙飞船、航天飞机等尖端科技产品的燃料，现发展到应用在汽车上。燃氢发动机可在空气过量系数()较大的范围内稳定燃烧，点火能量低，不到汽油最低点火能量的1/10，且氢燃料的火焰传播速度快，低温下易起动。汽油车较易改

4、成H2车，其排放物主要是H2o、n2、o2和少量nox。主要缺点为沸点低(约-253)，H2以液态方式储存时成本高，易受外部温度影响而蒸发，不适宜长期储存，还有爆炸、回火、早燃等问题尚待解决。若解决了成本及储存等问题，则有可能批量使用。1.2.甲醇 甲醇是从天然气、石油和煤炭中提取的，其中一半以上来自天然气。甲醇具有高辛烷值、低发热量、低污染和无排烟等特点。甲醇燃烧完全，可减少20%50%hc的排放，设计先进的发动机可减少90%，颗粒物及nox排放也很低。此外，其挥发性低，加油和行驶过程中蒸发损失小。目前，商用甲醇主要为m85(80%甲醇+15%汽油)和m100，m100性能优于m85，具有更

5、大的环境优越性。甲醇毒性大，有腐蚀性，其生产过程是从能源的一种状态转换到另一种状态，能源利用率低。1.3.天然气(ng) ng的主要成份是甲烷(一般为83%99%)及少量烃类和co2等。ng的使用形式主要有压缩天然气(cng，150mpa120mpa)、液化天然气(lng,-162)及能量密度很小的吸附天然气(ang)。 ng具有较高的辛烷值，与汽油相比，燃烧更完全。据美国epa报告，ng汽车可以降低40%的hc排放，50%的co排放，无排烟，而且排放的hc化合物90%为甲烷类物质，光化学反应低，现有技术尚可进一步降低污染物的排放。完全符合各国有关的环境排放标准。ng汽车噪声小。 lng制造成

6、本相对较高，其储存容器的绝热性(甲烷易蒸发，沸点-162)是制约其发展的重要原因之一。但ng一般比汽油、柴油价格低。1.4.液化石油气(lpg) lpg的主要成份是丙烷及少量丁烷、乙烷和极少量戊烷。lpg辛烷值较高，燃料费比液氢、酒精、汽油、柴油等便宜，co、nox等气体排放量低于内燃机汽车，基本上不排黑烟和颗粒物(pm)，且所排气体无臭味，发动机工作噪音低，完全能满足2000年对现代汽车的使用要求。有试验表明，在90km/h120km/h行驶状态下，能量消耗下降了6%10%，hc排气污染下降了49%，co排放量下降了91%，nox下降了16%。1.5.二甲醚 二甲醚具有优良的燃烧性能，清洁，

7、十六烷值高，动力性能好，污染少，稍加压即为液体易于储存，作为车用替代燃料，具有天然气、甲醇、丙烷、丁烷、柴油等不可比拟的综合优势。常规的发动机代用燃料如LPG、天然气、甲醇等的十六烷值都小于10，只适用于点燃式发动机。二甲醚的十六烷值（5560）甚至高于柴油（4055），具有优良的压缩性，非常适合于压燃式发动机，是柴油发动机理想的替代燃料。使用二甲醚燃料，尾气无需催化转化处理，氮氧化物及黑烟微粒排放就能满足美国加州燃料汽车超低排放尾气要求。丹麦托普索公司从环保角度进行了二甲醚燃料在中型汽车运行时的尾气排放试验，结果一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物含量与美国加州颁布的中小汽车尾气排放标性相比，分别

8、低55%、83%、4%。说明使用二甲醚作汽车燃料，废气污染明显低于目前的优质汽油。日本采用3600毫升四缸DI柴油发动机进行的燃烧试验表明，烟炱排放为零，nox极少。西安交通大学也进行了二甲醚作柴油代用燃料的发动机试验研究，使用二甲醚可使发动机功率提高10%15%，热效率提高2%3%，噪音降低10%15%，可达到欧洲级排放标准。1.6.燃料电池 国际能源界预测，本世纪氢能将得到广泛应用，而燃料电池将成为利用氢能的重要途径。燃料电池将是继水力、火力、核能之后的第4代发电装置及替代内燃机的动力装置。燃料电池作为能源利用的新技术，具备高效、洁净等优点，己成为当今世界能源领域的开发热点。 第2章 各代

9、用燃料的开发与使用前景2.1.氢气(H2) 用氢气做燃料，优点很多：一是干净。氢气燃烧后的产物是水，不像煤、石油、天然气那样，燃烧以后会生成一氧化碳、二氧化硫、碳氢化合物以及颗粒粉尘等空气污染物。二是发热量高。液态氢的发热量相当于同质量喷气发动机优质燃料油的2.5倍。因此用液氢作燃料，能使飞机飞得更快、更远。现在，人们已经用液氢做推进剂，驱动巨大的火箭飞向太空。三是储运方便。既能像天然气、煤气那样，以管道输送，也能以液态贮存于钢罐中。四是用氢气做燃料不需对现有的动力设备进行根本的改造就可以使用。五是原料来源丰富。辽阔的海洋可以说是氢的巨大仓库，从海水制氢，原料来源极为丰富。氢气燃烧又还原为水，

10、如此循环往复，可以说氢能取之不尽，用之不竭。由于氢能具备这些优点，因而被认为是世界性的最适宜的标准能源，目前世界各国都在致力于它的开发和研究。水在电流作用下是容易分解的，能不能用电解水的方法来获得大量的氢呢？这种想法有一定道理，不过，用一般的电解方法从水中制氢，耗电量太大，成本太高。现在，国外已经研究出用高温电解水蒸气的方法制氢，比传统方法可节省30%电能，这种新技术可望有较大的发展前途。还有的国家用硫化镉从水中生产氢气，它从太阳光中吸收能量，将水分解。这种方法可能向21世纪提供用之不竭的氢能。氢能的利用也有许多技术需要进一步研究和解决。你在电视机的荧光屏上看到过发射火箭那样惊心动魄的场面吧？

11、银白色的宇宙火箭，无比威严，像一支巨大的热水瓶，直指蓝天。火箭为什么要做得那么大，这跟所用的燃料液态氢有关。氢的沸点很低，要使氢保持液态，必需有很低的温度，宇宙火箭之所以做得那么大，就是为了确保液氢所需的低温。氢气的着火点很低，静电火花就可以引起氢气的燃烧，甚至爆炸。因此，贮存氢气和使用氢气时，其安全问题也是一个难题。总的来说，尽管氢能的获得与利用在技术上还存在不少问题，需要进一步研究和解决，但是目前氢能的利用已基本可行。世界制氢工业的发展，有可能提前改变21世纪的能源结构。展望未来，氢能的开发与利用具有无限广阔的美好前景2.2.甲醇 车用甲醇燃料主要有M85和M100两种品种，M85含甲醇（

12、体积百分数）85%，其余为汽油和少量添加剂。M100不含汽油。甲醇可由天然气或煤炭经合成气采用铜基催化剂制备。 甲醇用作车用清洁燃料近年引起人们的兴趣。我国山西省“清洁汽车工程”（煤制甲醇清洁燃料汽车项目）己由试验示范阶段转入产业化示范阶段。20012002年内，山西省的甲醇汽车己由原100多辆增至1000辆，示范车已运营2年，单车行驶里程突破20万公里。目前世界上以甲醇汽车燃烧甲醇的最高比例为85%，我国大同汽车制造厂试制成功全甲醇（M100）清洁燃料燃烧装置。 山西省正在实施发展甲醇汽车计划，2001年推广M5、M10、M15清洁汽油10万吨，2002年30万吨，2003年50万吨，200

13、4年70万吨，2005年100万吨，并适时向省外推广。该省争取用5年到10年时间，把山西省建成“国家燃料甲醇生产基地”和“清洁燃料（甲醇）汽车示范地区” 。2.3.天然气(ng)世界天然气正面临获得更多储量的机遇。世界能源专家普遍认为：21世纪是天然气的世纪。天然气资源比石油资源更丰富，据预测，可满足世界需求120年以上。前10年内，全球天然气储量增长了30%以上，2001年已达到155.08万亿m3。天然气储采比也由1973年47年、1983年58年提高到2001年61.9年，超过石油储采比40.3年。第16届世界石油大会的报告认为，全球天然气需求将从目前2.6万亿m3增加到2020年4.9

14、万亿m3。约在2040年，世界天然气供应量将超过石油和煤炭，天然气在一次能源中所占比例将从现在24.5%增加到2040年51%。    天然气制合成油（GTL）方案正成为天然气高效利用的途径脱颖而出。当前，世界炼油业正面临生产低硫和超低硫汽、柴油以满足日益苛刻的环境法规的挑战。例如，欧盟柴油含硫量将从目前350 g/g减小到2005年50 g/g、2008年30 g/g，美国柴油含硫也将从现在500 g/g减小到2006年15 g/g。通过费托法工艺将天然气转化成合成油的柴油燃料含硫小于1 g/g、芳烃含量小于1%（体）、十六烷值大于70，为生产清洁燃料开辟了一条新途径。经

15、过改进的费托法合成技术，采用新型钴催化剂和先进的淤浆床反应器，使GTL装置投资和操作费用大大降低，GTL的生产成本已可与1820美元/桶的原油价格相竞争，为建设天然气炼油厂注入了新的活力。    GTL柴油可满足美国和欧盟新标准。常规炼厂需化费很大才能生产像GTL一样清洁的燃料，生产费用高达约23.76美元/桶。使用GTL柴油的排放污染大大低于常规柴油，尤其颗粒物质排放减少46%。含硫量低，使排气中硫酸盐颗粒减少；十六烷值高和芳烃含量低，改进了燃烧，减少了NOX和颗粒物质排放。表3.   GTL生产的柴油性质  GTL柴油欧洲2005年柴油规格

16、冷滤点（）十六烷值多烷芳烃硫（g/g）密度（g/L）T95（） -18 75 0.1% 0 767 334-16536%50835355 GTL技术生产合成油可由图1所示的合成气生产、费托法合成和产品精制三部分组成。 21世纪迎来GTL装置新的发展期，在未来15年内，预计GTL装置生产能力将增加到4 500万6 750万吨/年。油价如长期维持在较高水平，建设GTL装置具有更大的吸引力。 据统计，除中型装置外，全世界现在建和拟建的GTL装置至少有10套之多，其规模为22.5万450万吨/年。建设地点包括尼日利亚、埃塞俄比亚、澳大利亚、卡塔尔、南非、印度尼西亚、埃及、委内瑞拉、

17、特立尼达多巴哥、玻利维亚和巴布亚新几内亚。2005年前，将有7套GTL装置投产，总能力将达880万吨/年。2.4. 液化石油气(lpg) 液化石油气有时指在正常气温和压力环境下以气态存在的任何易燃气体，也就是指沸点与地球大气的平均温度比较接近的气体。按照这种定义，乙烷和甲烷也可称为液化石油气。然而，根据液化石油气使用方法和设备百科全书所述，“鉴于液化乙烷和甲烷所需的压力以及令其保持该压力所需的金属量，以商业用量对乙烷和甲烷进行处理是不切实际的。”液化石油气的来源液化石油气与石油和天然气一样，是化石燃料。可以从石油和天然气提炼而得，就像从原油提炼汽油一样。尽管大多数能源企业都不专门生产液化石油气

18、，但由于它是其他燃料提炼过程中的副产品，所以都有一定产量。菲利浦石油公司供图炼油厂在生产其他较为常用的燃料过程中生产液化石油气能源企业从地下汲取的天然气中，90%是甲烷。其余是各种液化石油气，企业将它们与甲烷分开，再把甲烷输入管道供家庭使用。从天然气提炼的液化石油气产量多少不等，但一般在1%到3%。液化石油气还可从原油中分离。精炼过程会有大约3%的液化石油气产量，但如果对炼油厂进行设备重组以便集中提炼液化石油气，这一数字可以高达40%。 发现液化石油气起初，天然气行业不能妥善处理气体中包含的这一“额外”混合物。丙烷和丁烷不稳定，易蒸发，在储存和运输天然气过程中会产生较高的蒸气压。第一个解决办法

19、是“暴晒”天然气，让液化石油气蒸发到大气中。美国地质调查局的发明家兼科学家沃尔特斯林博士在1910年开始用这些冷凝状态的废物进行实验。到1911年，他制造出了丙烷和丁烷样品，并预想了这些燃料的储存和输送系统。1913年，他获得了以他的方法生产液化石油气的专利。 多功能燃料液化石油气存储方便安全，是非常轻便的燃料。它有许多不同的用途，有些您自己很可能也用过。小的、一次性丁烷打火机使用的是日常生活中最常见的液化石油气。丙烷打火机和丙烷炉子如果您有便携式气烤架，或者驾驶拖车或大篷车野营，也可使用液化石油气。在任何需要燃料、但安装天然气管道又不切实际（或者根本不可能）的情况下，丙烷都非常有用。在印度等

20、国，一些大城市没有可靠的天然气或其他燃料服务，液化石油气就占了能源市场的主要份额。日常取暖和烧饭需求都由丙烷来满足，而非石油或煤。然而，液化石油气不仅适合家庭和休闲使用。许多行业也用液化石油气作为加工金属、玻璃或者陶瓷的热源。液化石油气发展最快的用途之一是用于汽车。为直接使用液化石油气生产的汽车或改造成使用液化石油气的汽车越来越普遍了。液化石油气加气站根据世界液化石油气协会（wlpga）统计，目前有38个国家或地区的超过900万辆汽车使用液化石油气作为燃料。这并非新观念：丙烷动力汽车已经存在了数十年。其优势是减少排放，wlpga引用的数据是“与汽油相比，液化石油气可少排放50%一氧化碳、40%

21、碳氢化合物、35%氮氧化物（nox），形成臭氧的可能性小50%”。加上政府激励和税收优惠，供汽车使用的液化石油气（称为汽车用液化石油气）会比汽油便宜得多。即使没有激励措施，它通常也比较便宜。汽车用液化石油气是高辛烷值燃料，性能与汽油和柴油相当，许多使用过的人称其燃烧更为平稳，且对发动机元件磨损较小。使用丙烷为交通提供动力的最简便方法是：购买为使用汽车用液化石油气而设计并制造的车辆。许多汽车制造商（包括福特、通用汽车和戴姆勒-克莱斯勒等美国主要汽车公司）都为某些车型提供了丙烷动力车。您一般不会在展厅看到这些车，而x要特别订购。某些情况下，非液化石油气车型，液化石油气系统可作为选件由厂方安装。以液

22、化石油气车型推出的汽车包括福特皇冠维多利亚、道奇公羊、福特f-150卡车、雪佛兰游骑兵和丰田凯美瑞。 很少（尽管比欧洲常见）有汽车仅配备液化石油气燃料系统。此系统的引擎经过特殊调节，使用丙烷可以达到最大效率，从长期来看，可以减少引擎磨损，达到更远的里程。然而，许多消费者担心难以找到丙烷加气站。基于这一原因，大多数液化石油气动力汽车采用双重燃料系统，一个汽油系统，一个丙烷系统。两种燃料系统设置可以根据情况自动切换。这样，车主便可以在有丙烷时使用干净、便宜的丙烷，必要时他们也可以在当地加油站快速加油。找到丙烷加气站有多难？实际上，并不是非常困难。与一些其他替代燃料（如氢）不同，服务于丙烷动力汽车的

23、大型稳定基础设施已经存在。您可以通过替代燃料数据中心找到最近的液化石油气加气站。例如，作者在纽约布法罗的住处周围40.2公里范围内就有五个液化石油气加气点。改装的prius：液化石油气与电力混合动力车。25.二甲醚 二甲醚最早由高压甲醇生产中的副产品精馏后制得。随着低压合成甲醇技术的广泛应用，副反应大大减少，二甲醚工业生产技术很快发展到甲醇脱水和合成气直接合成二种工艺。甲醇脱水法包括液相甲醇法和气相甲醇法。到目前为止，甲醇气相脱水法仍是二甲醚生产的主要方法。但因其生产成本较高而制约了其应用的拓展。 国外现己有建设大型工业化二甲醚装置的计划。日本东洋工程公司（TEC）完成建设单系列250万吨/年

24、 二甲醚装置的可行性验证。采用天然气生产甲醇再转化成二甲醚的二步法路线，以中东低价天然气为原料，生产二甲醚的成本为90100美元/吨。意味着二甲醚作为清洁燃料可与LPG相竞争，二甲醚与LPG相似，易于贮存在现有的LPG终端和用船舶运输。TEC的流程组合MFR-Z甲醇工艺和采用专利铝基催化剂的脱水新技术。装置设计为10000吨/天甲醇设施，可提供70008000吨/天 二甲醚反应器进料。总费用约6.6亿美元。可望于20052006年建成。BP公司、印度天然气管理局、印度石油公司合作投资6亿美元计划建设商业规模的二甲醚生产厂，建设工作于2002年开始。拟采用托普索公司二甲醚合成技术，利用24亿立方

25、米/天 天然气，年生产二甲醚180万吨，用以替代石脑油、柴油和LPG。定于2004年投产，2005年向外供应二甲醚。日本财团（三菱瓦斯化学公司、日挥公司、三菱重工公司和伊藤忠商事各持股25%）成立的合资公司将在澳大利亚建设大规模二甲醚装置。拟年生产二甲醚140-240万吨，将于2006年投产。产品销往日本和东南亚市场。日本NKK公司与几家其他公司组成联合体，拟将从不同烃类来源，包括煤气和天然气通过合成气一步法直接生产二甲醚的工艺推向工业化，该工艺因使用低价的烃类和无需甲醇合成步骤，生产费用将低于其他方法。该联合体计划将此工艺2006年实现工业化生产，规模为80万150万吨/年。 近年来，我国二

26、甲醚生产也有新的发展。2002年初，山东临沂鲁明化工公司投产了5000吨/年二甲醚装置，生产工艺达到国内领先水平。在5000吨/年试验装置运行成功基础上，山东华星集团3万吨/年二甲醚项目在临沂开建。宁夏银川正在筹划年产83万吨二甲醚项目，初步决定采用美国空气产品与化学品公司技术。计划投资47.8亿元。宁夏石化集团公司、中煤四达矿业公司、西安交通大学、原化工部第二设计院、中国成达化学工程公司等参与合作。2.6.燃料电池 燃料电池是通过电化学反应将燃料和氧化剂反应生成的化学能转发电装置。它使用氢气（由纯氢、甲醇或烃类燃料得到）和氧气，由围绕聚合物电解质和催换成电能的化剂的电极组成装置。其中催化剂的

27、作用是促使氢分子分离为质子和电子，质子通过电解质，与氧组合生成水，电子流向阴极，产生电流。 燃料电池不仅可满足不同功率要求，而且安装、维修方便，具有清洁、无污染、低噪音等特点。采用燃料电池驱动的汽车能避免排放传统汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物。由于燃料电池的特性，使其应用范围非常广泛，航天器、潜艇、手机、汽车、发电设施等均可使用，燃料电池尤其适合作为移动能源，如手提电脑的电源，燃料电池将在手机便携式充电设施中提前大面积使用。 据统计，北美目前大规模应用燃料电池市场价值约为2.51亿美元，今后5年内年增长率为20.7%，2007年将达6.42亿美元。目前全球有1000多家公司从事燃料

28、电池的研发和业务，预计到2007年，运输行业应用燃料电池将占44%。燃料电池具有广阔的发展前景。 目前，化学品生产商塞拉尼斯公司、杜邦公司、巴斯夫公司、Methanex公司，燃料电池开发商Ballard动力系统公司、国际燃料电池公司以及汽车生产商戴姆勒-克莱斯勒公司、福特汽车公司、现代汽车公司、大众汽车公司等都纷纷联手开发燃料电池和燃料电池汽车按燃料电池所用原始燃料的类型，大致分为以下几种类型。 氢燃料电池 通用汽车公司已研制成功使用液氢燃料电池产生动力的零排放概念车“氢动一号”，该车加速快，操作灵活，从0100km/h加速仅16秒，最高时速可达140km/h，续驰里程400km。空气产品公司

29、、普拉克斯公司作为领先的液氢供应商，其供氢站已经可为氢燃料电池汽车供应2434MPa的液氢。 鉴于燃料电池携带纯氢成本高、安全性差、汽车一次补充燃料行车里程短，且纯氢贮存、运输比较困难，许多公司正在发展与燃料电池配套的贮氢技术。 能源转换设备公司开了基于氧化镁固体的贮氢系统，该系统可在约300下释放出氢气，这种材料的氢密度为103g/l，而液氢密度为71g/l，利用这种贮氢罐可使燃料电池汽车行驶482km。 千年电池公司也开发出基于硼氢化钠的化学贮氢技术，30%硼氢化钠水溶液与催化剂接触，可产生氢气和硼酸钠副产物。其贮氢密度也可与液氢密度相比拟，30%的溶液中氢密度为63g/l。 丰田汽车公司

30、开发的“FCHV3” 燃料电池汽车采用氢吸附合金供氢方式，配备镍氢电池发动机驱动系统。该车最高时速可达150km，续驰能力在300km以上，燃料电池输出功率高达90kw。 日本马自达公司也推出“DEM10-FCEV” 燃料电池汽车，以氢为燃料，在车厢后部载有8个可容纳1.5m3（0，0.1MPa）的氢吸附合金容器，每个容器外形尺寸为540mm×70mm×110mm。最高时速可达140km，燃料电池最大输出功率为50kw。该车每次充满氢气可行走170km。 壳牌氢气公司与美国能源转换设备公司成立贮氢系统合资企业，开发固体氢化物贮氢技术并实现商业化，计划2003年将车载贮氢罐提

31、供氢燃料的50辆燃料电池汽车推向市场。 甲烷燃料电池 使用甲烷（天然气）作为燃料电池的燃料可避免贮氢和补充氢燃料的后勤问题。但是，在燃料电池的阳极直接氧化甲烷还很困难。在固体氧化物燃料电池中，如工作温度超过800，会发生碳质沉积物污染电极问题，如温度低于800，则会降低功率密度。美国西北大学和宾夕法尼亚大学采用改进固体氧化物燃料电池性能的方法，在镍系阳极中加入氧化钇并掺杂二氧化铈形成多孔电极，仅650就能达到很高的功率密度，这样的温度也不会引起碳沉积问题。 利用蒸汽转化在约500下由甲烷生产氢气时，由于热动力学平衡限制，甲烷只能分解40%左右，若将温度提高到1000以上，分解可提高到近100%

32、，但产生大量CO2副产品。日本东京技术研究院开发了可使甲烷完全分解而无CO2副产品的工艺技术，该工艺在500以下及低于0.1MPa压力下进行。甲烷在氧化硅载体的镍催化剂上分解为氢气和碳，碳形成细粉末可回收。产品气体含氢约40%，通过金属氧化物，如Fe2O3和In2O3，氢可使氧化物还原为金属。这样，在300左右，用蒸汽可使金属重新氧化得到大量纯氢。它可安置在燃料电池车辆上为燃料电池提供氢气。它不产生CO2，与常规的甲烷转化技术相比具有经济上的优点。 甲醇燃料电池 戴姆勒-克莱斯勒公司、巴斯夫公司、BP公司、Methanex公司、Statoil公司和Xcellsis公司联合将甲醇燃料电池汽车推向

33、商业化，开发了以甲醇为燃料的燃料电池汽车NECAR 5。甲醇是一种理想的液体贮氢介质，在常温下为液体，可像汽油或柴油燃料一样运输、贮存和处理。甲醇转化制氢所用的催化剂为巴斯夫公司提供的氧化铜催化剂和其他金属氧化物催化剂。在甲醇和水混合进入转化器后，高活性的催化剂可使甲醇转化产生大量氢气，工作温度为200350。NECAR 5的推出，标志着甲醇燃料电池技术向商业化迈出了重要一步。 戴姆勒-克莱斯勒公司推出的NECAR 5汽车堪称是燃料电池技术的里程碑。这种燃料电池动力汽车在美国已完成了3000英里行车试验。NECAR 5汽车于2002年5月20日离开旧金山，穿越了内华达山脉和落矶山脉进入华盛顿，

34、这一验证性行车是燃料电池动力汽车第一次经过各种地带的长距离行车，包括长时间的高温和气温超过32的工作环境。NECAR 5是戴姆勒-克莱斯勒公司开发的第5代燃料电池汽车，由Ballard燃料电池驱动系统带动，该系统包括车载甲醇转化器，转化器从液体甲醇抽取氢气驱动燃料电池。汽车主体为Mercedes-Benz A级类型。在穿越美国的行车试验中，汽车每300英里用克莱斯勒分配器配给的甲醇补加一次燃料。甲醇由Methanex公司提供。 第一座支撑甲醇动力燃料电池汽车的甲醇加注站已于2000年4月25日在加州萨克拉门托对外营业。该站由加州燃料电池联合体（CaFCP）运作。该站设计采用了包括瑞典Ident

35、ic公司开发的加注新技术，系统包括防虹吸设施和汽车与燃料喷嘴之间的固定闭锁器。甲醇贮存在2000加仑的双壁罐内。现在，西萨克拉门托地区己运营8家汽车生产商生产的16台燃料电池动力车。加注站由甲醇燃料电池联盟设计和建设。甲醇燃料电池联盟是包括CaFCP成员：Methanex、戴姆勒-克莱斯勒、BP和Ballard动力系统公司，与Statoil公司和巴斯夫公司组成的工业集团。 目前世界甲醇市场供过于求，但甲醇可望成为未来环境友好的燃料电池燃料。据预测，燃料电池将为2010年甲醇需求增加70万吨、2015年增加850万吨、2020年增加6000万吨。从长期看，燃料电池工业将为甲醇工业提供巨大的发展潜

36、力。 汽油燃料电池 通用汽车公司和丰田汽车公司均致力于汽油燃料电池的开发。该技术从清洁碳氢化合物燃料的汽油中制取氢气，采用这种制氢方式的燃料电池优点是采用含硫少的清洁燃料，可延长燃料电池自身寿命，并且容易维修。由于使用汽油，现有的汽油加油站也能得到充分利用。同时其能量利用效率较高，内燃机效率为15%，汽油燃料电池可高达22%32%；排放CO2也较少，内燃机排放CO2为220g/km，而汽油燃料电池为110140g/km。 通用汽车公司和埃克森美孚公司开发了汽油为燃料的燃料电池高效转化器，可产生高质量的氢气用以驱动燃料电池。现己完成汽油转化器集成系统的验证，该燃料电池组可产生25kw动力。雪佛龙

37、德士古公司也和通用汽车公司多年来合作研究开发汽油型燃料电池汽车。2001年8月，通用汽车公司首次推出第一台汽油燃料电池推进系统：Gen ，该系统已装配在Chevrolet S-10货运卡车上。 我国以大连化学物理所为牵头单位，组装了多台各种功率（1kw25kw）的电池组和电池系统，达到了电动车动力源的要求。以纯氢为燃料的5kw×6=30kw质子交换膜燃料电池为动力的中巴车己试运成功。名为“超越一号”的氢燃料电池轿车原型车也由上海汽车集团、同济大学等单位共同推出。结论（1）在已取得示范试验成功的基础上，车用甲醇燃料在我国可望作为一种车用替代燃料适当获得推广应用。 （2）从煤炭或天然气经

38、合成气生产二甲醚用作清洁柴油燃料正在引起我国有关部门和企业的重视，并己有建设较大规模生产装置规划，预期在车用燃料替代中将有较好的发展前景。 （3）柴油的供需平衡问题将是我国未来较长时间内石油市场发展的焦点问题之一。按原油加工量2.3亿吨计算，我国柴油产量到2005年可达到8050万吨，仍有60万240万吨的缺口。预计到2010年，我国柴油需求量将突破1亿吨，至2015年市场需求量将达到1.3亿吨左右。近年来，我国炼化企业的柴汽比不断提高，但仍不能满足消费柴汽比的要求。目前生产柴汽比约为1.8，而消费柴汽比在2.0以上。因此，开发二甲醚、生物柴油和天然气（或煤炭）制合成柴油对调整油品产业结构，提

39、高柴汽比具有重要意义。 目前我国生物柴油的研究开发处于起步阶段。但我国有丰富的植物油脂及动物油脂资源，我国每年豆油年产量达6000万吨，而且饭店产生大量的煎炸油，仅以上海为例，数十万家饭店、餐厅、小吃部、点心店每月产生泔脚不下30万公斤，其中的泔脚油至少有5000公斤，如加以充分利用，有很大的发展空间。最近，四川古杉油脂化学公司已成功开发出生物柴油，该公司以植物油下脚料为原料生产生物柴油，产品的使用性能与0号柴油相当，燃烧后废物排放较普通柴油下降70%，经检定，主要性能指标达到德国DIN 51606标准。2002年9月，福建省龙岩市建成2万吨/年生物柴油装置，标志着我国生物柴油生产实现了产业化

40、，其产品成本可控制在2000元/吨，该市并拟于2003年建成10万吨/年能力。生物柴油产业是新兴的高新科技产业，加快我国生物柴油的研发和应用是新时期赋予我们千载难逢的发展机遇。 （4）天然气制合成油（GTL）技术为天然气资源尤其是偏远地区天然气田的开发利用提供了有效的途径。我国累计探明天然气地质储量2.06万亿m3，20世纪90年代后，平均每年新增探明储量超过1000亿m3。天然气储量大于1万亿m3的地区有10个，依次是：塔里木、四川、陕甘宁、东海、渤海湾、莺歌海、琼东南、珠江口、准噶尔和柴达木。这10个地区的天然气资源量达32.26万亿m3。最近在内蒙古伊克昭盟地区发现的苏里格特大型气田，天然气地质储量规模达到5000亿m3以上，最终可累计探明天然气地质储量7000亿m3以上。不仅是中国第一大气田，而且列入世界知名大气田行列。21世纪我国天然气发展将进入黄金期。天然气的后续开发潜力将为天然气制合成油（GTL）技术提供用武之地。 天然气制合成油（GTL）技术的发展也为煤基合成油提供了发展借鉴。我国现每年进口石油7 000万吨，石油资源的短缺已使煤代油重新提上议事日程。洁净煤技术将成为缓解我国石油供需矛盾的主要技术途径。我国有丰富的煤炭资源，确认储量1145亿电，可采年限为110年。而石油确认储