新能源汽车带来的无限猜测
自上个世纪末开始,世界各国和主要汽车公司以及国内主要科研机构和高等院校都致力于开发清洁节能汽车,新能源汽车取得了长足的发展。传统内燃机汽车的能源是汽油和柴油,利用此外的能源提供汽动力的汽车可以称之为新能源汽车。以及正在开发和发展的新能源包括天然气、液化石油气、醇类、二甲醚、氢气、合成燃料、生物气、空气和电荷燃料电池等。
新能源汽车的类型和特点
(1)天然气车和液化石油气车
天然气车又称蓝色动力车,主要以压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)和吸附天然气(ANG)为燃料,常见的是压缩天然气车。液化石油气车(LPGV)以液化石油气(LPG)为燃料。CNG和LPG是理想的点燃发动机燃料,燃气成分单一,纯度高,与空气混合均匀,燃烧完全,CO和颗粒排放量低,燃烧温度低,所以NOx排放量少,稀燃特性优越,低温启动和低温运行性能好。缺点是储运性能比液体燃料差,发动机容积效率低,着火延迟期长。这两种车多采用双燃料系统,即一种汽油或柴油燃料系统和一种压缩天然气或液化石油气系统,汽车可以由其中任何一种系统驱动,并且可以很容易地由一种系统过渡到另一种系统。
(2)醇类汽车
醇类汽车是以甲醇、乙醇等醇类为燃料的汽车,使用较为广泛的是醇类,醇类来源广泛,制备工艺成熟,最新的一种利用纤维素原料生产酒精的技术,其可利用的原料几乎包括所有的农林废弃物、城市生活有机废弃物和工业有机废弃物。现在醇类汽车多采用乙醇与汽油或柴油以任意比例掺和的灵活燃料驱动,既不需要改造发动机,又能起到很好的节能降污作用,但是这种掺和燃料要获得与汽油或柴油相当的功率,必须增加喷油量,当掺醇率大于15%-20%时,必须改变发动机的压缩比和点火提前角。醇类燃料理论空燃比低,对发动机进气系统要求不高,抗爆性好,挥发性好,混合气分布均匀,热效率高,汽车尾气污染可降低30%以上。
(3)氢燃料车
氢气是一种清洁燃料,使用氢气作为燃料,只需稍微改变常规火花塞点火发动机,其燃烧效率高于汽油,混合气体可以大大减少,所需点火能量小,有利于节约燃料。氢气也可以加入其他燃料(如CNG),以提高效率,减少N02排放。氢气的质量和能量密度是各种燃料中最高的,但体积和能量密度最低,最大的使用障碍是储存和安全。宝马一直致力于氢气发动机的开发,开发了各种氢气发动机车。7系列装有V12氢气发动机的汽车是世界上第一批量生产的氢气发动机,可以使用氢气和汽油。
(4)二甲醚汽车
DME(DME)是一种无色无味的气体,具有良好的燃烧性能,清洁度高,十六烷值高,动力性能好,污染少,稍加压就是液体,非常适合作为压燃机的代用能源,使用该燃料的车辆可以达到超低排放标准。DMEV(DMEV)不会对环境造成黑色气体污染,产生的NOX比柴油少20%。

(5)气动车
以压缩空气、液体空气、液氮等为介质,通过吸热膨胀工作提供驱动能量的汽车称为气动汽车,气动发动机不发生燃烧和其他化学反应,排放无污染物辐射的空气和氮气,实现了零污染。目前开发成功的是压缩空气动力汽车(APV),工作原理与传统内燃机汽车相似,但驱动活塞连杆机构的能源来自高压空气。APV介质来源方便、清洁,社会基础设施建设费用不高,易于建设。无燃料燃烧过程,对发动机材料要求低,结构简单,可以借鉴现有内燃机技术,研发周期短,设计和制造容易。但目前APV能量密度和能量转化率不够高,行驶里程短。
(6)电动车
世界上第一辆电动汽车(EV)是美国人在20世纪90年代制造的。EV大致分为电池电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)和混合动力电动汽车(HEV)。电动汽车的一个共同特点是完全或部分由电机驱动,实现低排放和零排放。
蓄电池电动汽车是最早出现的电动汽车。使用铅酸电池的汽车与传统内燃机汽车有很大差距,使用高性能镍氢电池和锂电池会大幅度增加成本。燃料电池具有约65%的能源利用率,可实现零排放、低噪音,国外最新开发的高性能燃料电池几乎可以实现与传统内燃机汽车相同的动力性能,发展前景良好,但成本是制约产业化的瓶颈。
混合动力汽车融合了传统内燃机汽车和电动汽车的优势,克服了两者的缺点。近年来发展迅速,实现了工业化和商业化。目前,中国自主品牌比亚迪在这一领域占有一席之地。它的代表作是E6,F3DM采用电动混合动力。
(7)以植物油为燃料的汽车
为寻找可替代石油的新能源,科学家们也把目光投向了植物油,并开发了以大豆油、玉米油、向日葵油等植物油为原料的内燃机油。同时,科学家们也在研究生物柴油,它是一种以植物油为原料的燃料,将来可以作为柴油的替代品广泛应用于卡车和船舶。生物柴油不含硫,不会对环境造成酸雨威胁。为了生产生物柴油,化学家们正在酯化植物油,使其成为甲基酯化合物,燃烧起来更干净,发动机中的残留物也更少。