淺談汽車代用燃料的開發(fā)和應用前景論文

1、淺談汽車代用燃料的開發(fā)和應用前景摘要隨著社會不斷發(fā)展，能源的缺乏已經成為一個困擾各國乃至全世界的問題，而汽車燃料的消費在其中占有了很大比例，因此汽車使用代用燃料已成為一個廣受關注的發(fā)展方向。本文主要介紹了現有的各種類型的汽車代用燃料，以及各代用燃料在市場的使用現狀，并對各代用燃料的來源特點排放污染狀況作了初步的比較，結合我國現有的資源狀況做出了一些分析和見解，探討我國汽車代用燃料的發(fā)展方向，以及介紹了國外一些國家使用汽車代用燃料的經驗及現狀。隨著燃料供需矛盾的逐步加大，燃料短缺的問題必將影響到各行各業(yè)，使用汽車代用燃料將是一個很好的探索，對其它能源消耗行業(yè)也是一種啟示，這將為我國在社會主義經濟

2、建設中鋪平道路。常規(guī)車用燃料（汽油、柴油、液化石油氣）主要來自石油，石油是不可再生的資源。進入新世紀，對汽車的尾氣排放提出了更高的限制要求，從而對汽、柴油質量也提出了越來越高的質量標準，在車用燃料環(huán)保、節(jié)能、高效的推動下，一些新型汽車代用燃料應運而生，研發(fā)和應用新型汽車代用燃料己成為發(fā)展新世紀清潔汽車燃料的一大熱點。 已面世或開拓中的新型汽車代用燃料主要有：醇類（甲醇和乙醇），生物柴油，二甲醚，天然氣合成油，以及燃料電池用氫氣、甲醇和清潔汽油。以上各種代用燃料均處于不同的應用和發(fā)展階段。關鍵詞：待用燃料 氫氣 乙醇 甲醇 天然氣 液化石油氣 二甲醚 燃料電池目錄摘要2關鍵詞2第1章 代用燃料的

3、種類分析41.1.氫氣(H2)41.2.甲醇41.3.天然氣(ng)41.4.液化石油氣(lpg)51.5.二甲醚51.6.燃料電池5第2章 各代用燃料的開發(fā)與使用前景52.1.氫氣(H2)52.2.甲醇62.3.天然氣(ng)72.4. 液化石油氣(lpg)825.二甲醚102.6.燃料電池11結論15參考文獻：17致謝：18 第1章 代用燃料的種類分析1.1.氫氣(H2)H2主要用作宇宙飛船、航天飛機等尖端科技產品的燃料，現發(fā)展到應用在汽車上。燃氫發(fā)動機可在空氣過量系數()較大的范圍內穩(wěn)定燃燒，點火能量低，不到汽油最低點火能量的1/10，且氫燃料的火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，低溫下易起動。汽油車較易改

4、成H2車，其排放物主要是H2o、n2、o2和少量nox。主要缺點為沸點低(約-253)，H2以液態(tài)方式儲存時成本高，易受外部溫度影響而蒸發(fā)，不適宜長期儲存，還有爆炸、回火、早燃等問題尚待解決。若解決了成本及儲存等問題，則有可能批量使用。1.2.甲醇 甲醇是從天然氣、石油和煤炭中提取的，其中一半以上來自天然氣。甲醇具有高辛烷值、低發(fā)熱量、低污染和無排煙等特點。甲醇燃燒完全，可減少20%50%hc的排放，設計先進的發(fā)動機可減少90%，顆粒物及nox排放也很低。此外，其揮發(fā)性低，加油和行駛過程中蒸發(fā)損失小。目前，商用甲醇主要為m85(80%甲醇+15%汽油)和m100，m100性能優(yōu)于m85，具有更

5、大的環(huán)境優(yōu)越性。甲醇毒性大，有腐蝕性，其生產過程是從能源的一種狀態(tài)轉換到另一種狀態(tài)，能源利用率低。1.3.天然氣(ng) ng的主要成份是甲烷(一般為83%99%)及少量烴類和co2等。ng的使用形式主要有壓縮天然氣(cng，150mpa120mpa)、液化天然氣(lng,-162)及能量密度很小的吸附天然氣(ang)。 ng具有較高的辛烷值，與汽油相比，燃燒更完全。據美國epa報告，ng汽車可以降低40%的hc排放，50%的co排放，無排煙，而且排放的hc化合物90%為甲烷類物質，光化學反應低，現有技術尚可進一步降低污染物的排放。完全符合各國有關的環(huán)境排放標準。ng汽車噪聲小。 lng制造成

6、本相對較高，其儲存容器的絕熱性(甲烷易蒸發(fā)，沸點-162)是制約其發(fā)展的重要原因之一。但ng一般比汽油、柴油價格低。1.4.液化石油氣(lpg) lpg的主要成份是丙烷及少量丁烷、乙烷和極少量戊烷。lpg辛烷值較高，燃料費比液氫、酒精、汽油、柴油等便宜，co、nox等氣體排放量低于內燃機汽車，基本上不排黑煙和顆粒物(pm)，且所排氣體無臭味，發(fā)動機工作噪音低，完全能滿足2000年對現代汽車的使用要求。有試驗表明，在90km/h120km/h行駛狀態(tài)下，能量消耗下降了6%10%，hc排氣污染下降了49%，co排放量下降了91%，nox下降了16%。1.5.二甲醚 二甲醚具有優(yōu)良的燃燒性能，清潔，

7、十六烷值高，動力性能好，污染少，稍加壓即為液體易于儲存，作為車用替代燃料，具有天然氣、甲醇、丙烷、丁烷、柴油等不可比擬的綜合優(yōu)勢。常規(guī)的發(fā)動機代用燃料如LPG、天然氣、甲醇等的十六烷值都小于10，只適用于點燃式發(fā)動機。二甲醚的十六烷值（5560）甚至高于柴油（4055），具有優(yōu)良的壓縮性，非常適合于壓燃式發(fā)動機，是柴油發(fā)動機理想的替代燃料。使用二甲醚燃料，尾氣無需催化轉化處理，氮氧化物及黑煙微粒排放就能滿足美國加州燃料汽車超低排放尾氣要求。丹麥托普索公司從環(huán)保角度進行了二甲醚燃料在中型汽車運行時的尾氣排放試驗，結果一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物含量與美國加州頒布的中小汽車尾氣排放標性相比，分別

8、低55%、83%、4%。說明使用二甲醚作汽車燃料，廢氣污染明顯低于目前的優(yōu)質汽油。日本采用3600毫升四缸DI柴油發(fā)動機進行的燃燒試驗表明，煙炱排放為零，nox極少。西安交通大學也進行了二甲醚作柴油代用燃料的發(fā)動機試驗研究，使用二甲醚可使發(fā)動機功率提高10%15%，熱效率提高2%3%，噪音降低10%15%，可達到歐洲級排放標準。1.6.燃料電池 國際能源界預測，本世紀氫能將得到廣泛應用，而燃料電池將成為利用氫能的重要途徑。燃料電池將是繼水力、火力、核能之后的第4代發(fā)電裝置及替代內燃機的動力裝置。燃料電池作為能源利用的新技術，具備高效、潔凈等優(yōu)點，己成為當今世界能源領域的開發(fā)熱點。 第2章 各代

9、用燃料的開發(fā)與使用前景2.1.氫氣(H2) 用氫氣做燃料，優(yōu)點很多：一是干凈。氫氣燃燒后的產物是水，不像煤、石油、天然氣那樣，燃燒以后會生成一氧化碳、二氧化硫、碳氫化合物以及顆粒粉塵等空氣污染物。二是發(fā)熱量高。液態(tài)氫的發(fā)熱量相當于同質量噴氣發(fā)動機優(yōu)質燃料油的2.5倍。因此用液氫作燃料，能使飛機飛得更快、更遠。現在，人們已經用液氫做推進劑，驅動巨大的火箭飛向太空。三是儲運方便。既能像天然氣、煤氣那樣，以管道輸送，也能以液態(tài)貯存于鋼罐中。四是用氫氣做燃料不需對現有的動力設備進行根本的改造就可以使用。五是原料來源豐富。遼闊的海洋可以說是氫的巨大倉庫，從海水制氫，原料來源極為豐富。氫氣燃燒又還原為水，

10、如此循環(huán)往復，可以說氫能取之不盡，用之不竭。由于氫能具備這些優(yōu)點，因而被認為是世界性的最適宜的標準能源，目前世界各國都在致力于它的開發(fā)和研究。水在電流作用下是容易分解的，能不能用電解水的方法來獲得大量的氫呢？這種想法有一定道理，不過，用一般的電解方法從水中制氫，耗電量太大，成本太高?，F在，國外已經研究出用高溫電解水蒸氣的方法制氫，比傳統(tǒng)方法可節(jié)省30%電能，這種新技術可望有較大的發(fā)展前途。還有的國家用硫化鎘從水中生產氫氣，它從太陽光中吸收能量，將水分解。這種方法可能向21世紀提供用之不竭的氫能。氫能的利用也有許多技術需要進一步研究和解決。你在電視機的熒光屏上看到過發(fā)射火箭那樣驚心動魄的場面吧？

11、銀白色的宇宙火箭，無比威嚴，像一支巨大的熱水瓶，直指藍天。火箭為什么要做得那么大，這跟所用的燃料液態(tài)氫有關。氫的沸點很低，要使氫保持液態(tài)，必需有很低的溫度，宇宙火箭之所以做得那么大，就是為了確保液氫所需的低溫。氫氣的著火點很低，靜電火花就可以引起氫氣的燃燒，甚至爆炸。因此，貯存氫氣和使用氫氣時，其安全問題也是一個難題?？偟膩碚f，盡管氫能的獲得與利用在技術上還存在不少問題，需要進一步研究和解決，但是目前氫能的利用已基本可行。世界制氫工業(yè)的發(fā)展，有可能提前改變21世紀的能源結構。展望未來，氫能的開發(fā)與利用具有無限廣闊的美好前景2.2.甲醇 車用甲醇燃料主要有M85和M100兩種品種，M85含甲醇（

12、體積百分數）85%，其余為汽油和少量添加劑。M100不含汽油。甲醇可由天然氣或煤炭經合成氣采用銅基催化劑制備。 甲醇用作車用清潔燃料近年引起人們的興趣。我國山西省“清潔汽車工程”（煤制甲醇清潔燃料汽車項目）己由試驗示范階段轉入產業(yè)化示范階段。20012002年內，山西省的甲醇汽車己由原100多輛增至1000輛，示范車已運營2年，單車行駛里程突破20萬公里。目前世界上以甲醇汽車燃燒甲醇的最高比例為85%，我國大同汽車制造廠試制成功全甲醇（M100）清潔燃料燃燒裝置。 山西省正在實施發(fā)展甲醇汽車計劃，2001年推廣M5、M10、M15清潔汽油10萬噸，2002年30萬噸，2003年50萬噸，200

13、4年70萬噸，2005年100萬噸，并適時向省外推廣。該省爭取用5年到10年時間，把山西省建成“國家燃料甲醇生產基地”和“清潔燃料（甲醇）汽車示范地區(qū)” 。2.3.天然氣(ng)世界天然氣正面臨獲得更多儲量的機遇。世界能源專家普遍認為：21世紀是天然氣的世紀。天然氣資源比石油資源更豐富，據預測，可滿足世界需求120年以上。前10年內，全球天然氣儲量增長了30%以上，2001年已達到155.08萬億m3。天然氣儲采比也由1973年47年、1983年58年提高到2001年61.9年，超過石油儲采比40.3年。第16屆世界石油大會的報告認為，全球天然氣需求將從目前2.6萬億m3增加到2020年4.9

14、萬億m3。約在2040年，世界天然氣供應量將超過石油和煤炭，天然氣在一次能源中所占比例將從現在24.5%增加到2040年51%。    天然氣制合成油（GTL）方案正成為天然氣高效利用的途徑脫穎而出。當前，世界煉油業(yè)正面臨生產低硫和超低硫汽、柴油以滿足日益苛刻的環(huán)境法規(guī)的挑戰(zhàn)。例如，歐盟柴油含硫量將從目前350 g/g減小到2005年50 g/g、2008年30 g/g，美國柴油含硫也將從現在500 g/g減小到2006年15 g/g。通過費托法工藝將天然氣轉化成合成油的柴油燃料含硫小于1 g/g、芳烴含量小于1%（體）、十六烷值大于70，為生產清潔燃料開辟了一條新途徑。經

15、過改進的費托法合成技術，采用新型鈷催化劑和先進的淤漿床反應器，使GTL裝置投資和操作費用大大降低，GTL的生產成本已可與1820美元/桶的原油價格相競爭，為建設天然氣煉油廠注入了新的活力。    GTL柴油可滿足美國和歐盟新標準。常規(guī)煉廠需化費很大才能生產像GTL一樣清潔的燃料，生產費用高達約23.76美元/桶。使用GTL柴油的排放污染大大低于常規(guī)柴油，尤其顆粒物質排放減少46%。含硫量低，使排氣中硫酸鹽顆粒減少；十六烷值高和芳烴含量低，改進了燃燒，減少了NOX和顆粒物質排放。表3.   GTL生產的柴油性質  GTL柴油歐洲2005年柴油規(guī)格

16、冷濾點（）十六烷值多烷芳烴硫（g/g）密度（g/L）T95（） -18 75 0.1% 0 767 334-16536%50835355 GTL技術生產合成油可由圖1所示的合成氣生產、費托法合成和產品精制三部分組成。 21世紀迎來GTL裝置新的發(fā)展期，在未來15年內，預計GTL裝置生產能力將增加到4 500萬6 750萬噸/年。油價如長期維持在較高水平，建設GTL裝置具有更大的吸引力。 據統(tǒng)計，除中型裝置外，全世界現在建和擬建的GTL裝置至少有10套之多，其規(guī)模為22.5萬450萬噸/年。建設地點包括尼日利亞、埃塞俄比亞、澳大利亞、卡塔爾、南非、印度尼西亞、埃及、委內瑞拉、

17、特立尼達多巴哥、玻利維亞和巴布亞新幾內亞。2005年前，將有7套GTL裝置投產，總能力將達880萬噸/年。2.4. 液化石油氣(lpg) 液化石油氣有時指在正常氣溫和壓力環(huán)境下以氣態(tài)存在的任何易燃氣體，也就是指沸點與地球大氣的平均溫度比較接近的氣體。按照這種定義，乙烷和甲烷也可稱為液化石油氣。然而，根據液化石油氣使用方法和設備百科全書所述，“鑒于液化乙烷和甲烷所需的壓力以及令其保持該壓力所需的金屬量，以商業(yè)用量對乙烷和甲烷進行處理是不切實際的。”液化石油氣的來源液化石油氣與石油和天然氣一樣，是化石燃料?？梢詮氖秃吞烊粴馓釤挾?，就像從原油提煉汽油一樣。盡管大多數能源企業(yè)都不專門生產液化石油氣

18、，但由于它是其他燃料提煉過程中的副產品，所以都有一定產量。菲利浦石油公司供圖煉油廠在生產其他較為常用的燃料過程中生產液化石油氣能源企業(yè)從地下汲取的天然氣中，90%是甲烷。其余是各種液化石油氣，企業(yè)將它們與甲烷分開，再把甲烷輸入管道供家庭使用。從天然氣提煉的液化石油氣產量多少不等，但一般在1%到3%。液化石油氣還可從原油中分離。精煉過程會有大約3%的液化石油氣產量，但如果對煉油廠進行設備重組以便集中提煉液化石油氣，這一數字可以高達40%。 發(fā)現液化石油氣起初，天然氣行業(yè)不能妥善處理氣體中包含的這一“額外”混合物。丙烷和丁烷不穩(wěn)定，易蒸發(fā)，在儲存和運輸天然氣過程中會產生較高的蒸氣壓。第一個解決辦法

19、是“暴曬”天然氣，讓液化石油氣蒸發(fā)到大氣中。美國地質調查局的發(fā)明家兼科學家沃爾特斯林博士在1910年開始用這些冷凝狀態(tài)的廢物進行實驗。到1911年，他制造出了丙烷和丁烷樣品，并預想了這些燃料的儲存和輸送系統(tǒng)。1913年，他獲得了以他的方法生產液化石油氣的專利。 多功能燃料液化石油氣存儲方便安全，是非常輕便的燃料。它有許多不同的用途，有些您自己很可能也用過。小的、一次性丁烷打火機使用的是日常生活中最常見的液化石油氣。丙烷打火機和丙烷爐子如果您有便攜式氣烤架，或者駕駛拖車或大篷車野營，也可使用液化石油氣。在任何需要燃料、但安裝天然氣管道又不切實際（或者根本不可能）的情況下，丙烷都非常有用。在印度等

20、國，一些大城市沒有可靠的天然氣或其他燃料服務，液化石油氣就占了能源市場的主要份額。日常取暖和燒飯需求都由丙烷來滿足，而非石油或煤。然而，液化石油氣不僅適合家庭和休閑使用。許多行業(yè)也用液化石油氣作為加工金屬、玻璃或者陶瓷的熱源。液化石油氣發(fā)展最快的用途之一是用于汽車。為直接使用液化石油氣生產的汽車或改造成使用液化石油氣的汽車越來越普遍了。液化石油氣加氣站根據世界液化石油氣協(xié)會（wlpga）統(tǒng)計，目前有38個國家或地區(qū)的超過900萬輛汽車使用液化石油氣作為燃料。這并非新觀念：丙烷動力汽車已經存在了數十年。其優(yōu)勢是減少排放，wlpga引用的數據是“與汽油相比，液化石油氣可少排放50%一氧化碳、40%

21、碳氫化合物、35%氮氧化物（nox），形成臭氧的可能性小50%”。加上政府激勵和稅收優(yōu)惠，供汽車使用的液化石油氣（稱為汽車用液化石油氣）會比汽油便宜得多。即使沒有激勵措施，它通常也比較便宜。汽車用液化石油氣是高辛烷值燃料，性能與汽油和柴油相當，許多使用過的人稱其燃燒更為平穩(wěn)，且對發(fā)動機元件磨損較小。使用丙烷為交通提供動力的最簡便方法是：購買為使用汽車用液化石油氣而設計并制造的車輛。許多汽車制造商（包括福特、通用汽車和戴姆勒-克萊斯勒等美國主要汽車公司）都為某些車型提供了丙烷動力車。您一般不會在展廳看到這些車，而x要特別訂購。某些情況下，非液化石油氣車型，液化石油氣系統(tǒng)可作為選件由廠方安裝。以液

22、化石油氣車型推出的汽車包括福特皇冠維多利亞、道奇公羊、福特f-150卡車、雪佛蘭游騎兵和豐田凱美瑞。 很少（盡管比歐洲常見）有汽車僅配備液化石油氣燃料系統(tǒng)。此系統(tǒng)的引擎經過特殊調節(jié)，使用丙烷可以達到最大效率，從長期來看，可以減少引擎磨損，達到更遠的里程。然而，許多消費者擔心難以找到丙烷加氣站?；谶@一原因，大多數液化石油氣動力汽車采用雙重燃料系統(tǒng)，一個汽油系統(tǒng)，一個丙烷系統(tǒng)。兩種燃料系統(tǒng)設置可以根據情況自動切換。這樣，車主便可以在有丙烷時使用干凈、便宜的丙烷，必要時他們也可以在當地加油站快速加油。找到丙烷加氣站有多難？實際上，并不是非常困難。與一些其他替代燃料（如氫）不同，服務于丙烷動力汽車的

23、大型穩(wěn)定基礎設施已經存在。您可以通過替代燃料數據中心找到最近的液化石油氣加氣站。例如，作者在紐約布法羅的住處周圍40.2公里范圍內就有五個液化石油氣加氣點。改裝的prius：液化石油氣與電力混合動力車。25.二甲醚 二甲醚最早由高壓甲醇生產中的副產品精餾后制得。隨著低壓合成甲醇技術的廣泛應用，副反應大大減少，二甲醚工業(yè)生產技術很快發(fā)展到甲醇脫水和合成氣直接合成二種工藝。甲醇脫水法包括液相甲醇法和氣相甲醇法。到目前為止，甲醇氣相脫水法仍是二甲醚生產的主要方法。但因其生產成本較高而制約了其應用的拓展。 國外現己有建設大型工業(yè)化二甲醚裝置的計劃。日本東洋工程公司（TEC）完成建設單系列250萬噸/年

24、 二甲醚裝置的可行性驗證。采用天然氣生產甲醇再轉化成二甲醚的二步法路線，以中東低價天然氣為原料，生產二甲醚的成本為90100美元/噸。意味著二甲醚作為清潔燃料可與LPG相競爭，二甲醚與LPG相似，易于貯存在現有的LPG終端和用船舶運輸。TEC的流程組合MFR-Z甲醇工藝和采用專利鋁基催化劑的脫水新技術。裝置設計為10000噸/天甲醇設施，可提供70008000噸/天 二甲醚反應器進料?？傎M用約6.6億美元?？赏?0052006年建成。BP公司、印度天然氣管理局、印度石油公司合作投資6億美元計劃建設商業(yè)規(guī)模的二甲醚生產廠，建設工作于2002年開始。擬采用托普索公司二甲醚合成技術，利用24億立方

25、米/天 天然氣，年生產二甲醚180萬噸，用以替代石腦油、柴油和LPG。定于2004年投產，2005年向外供應二甲醚。日本財團（三菱瓦斯化學公司、日揮公司、三菱重工公司和伊藤忠商事各持股25%）成立的合資公司將在澳大利亞建設大規(guī)模二甲醚裝置。擬年生產二甲醚140-240萬噸，將于2006年投產。產品銷往日本和東南亞市場。日本NKK公司與幾家其他公司組成聯(lián)合體，擬將從不同烴類來源，包括煤氣和天然氣通過合成氣一步法直接生產二甲醚的工藝推向工業(yè)化，該工藝因使用低價的烴類和無需甲醇合成步驟，生產費用將低于其他方法。該聯(lián)合體計劃將此工藝2006年實現工業(yè)化生產，規(guī)模為80萬150萬噸/年。 近年來，我國二

26、甲醚生產也有新的發(fā)展。2002年初，山東臨沂魯明化工公司投產了5000噸/年二甲醚裝置，生產工藝達到國內領先水平。在5000噸/年試驗裝置運行成功基礎上，山東華星集團3萬噸/年二甲醚項目在臨沂開建。寧夏銀川正在籌劃年產83萬噸二甲醚項目，初步決定采用美國空氣產品與化學品公司技術。計劃投資47.8億元。寧夏石化集團公司、中煤四達礦業(yè)公司、西安交通大學、原化工部第二設計院、中國成達化學工程公司等參與合作。2.6.燃料電池 燃料電池是通過電化學反應將燃料和氧化劑反應生成的化學能轉發(fā)電裝置。它使用氫氣（由純氫、甲醇或烴類燃料得到）和氧氣，由圍繞聚合物電解質和催換成電能的化劑的電極組成裝置。其中催化劑的

27、作用是促使氫分子分離為質子和電子，質子通過電解質，與氧組合生成水，電子流向陰極，產生電流。 燃料電池不僅可滿足不同功率要求，而且安裝、維修方便，具有清潔、無污染、低噪音等特點。采用燃料電池驅動的汽車能避免排放傳統(tǒng)汽車尾氣中的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物。由于燃料電池的特性，使其應用范圍非常廣泛，航天器、潛艇、手機、汽車、發(fā)電設施等均可使用，燃料電池尤其適合作為移動能源，如手提電腦的電源，燃料電池將在手機便攜式充電設施中提前大面積使用。 據統(tǒng)計，北美目前大規(guī)模應用燃料電池市場價值約為2.51億美元，今后5年內年增長率為20.7%，2007年將達6.42億美元。目前全球有1000多家公司從事燃料

28、電池的研發(fā)和業(yè)務，預計到2007年，運輸行業(yè)應用燃料電池將占44%。燃料電池具有廣闊的發(fā)展前景。 目前，化學品生產商塞拉尼斯公司、杜邦公司、巴斯夫公司、Methanex公司，燃料電池開發(fā)商Ballard動力系統(tǒng)公司、國際燃料電池公司以及汽車生產商戴姆勒-克萊斯勒公司、福特汽車公司、現代汽車公司、大眾汽車公司等都紛紛聯(lián)手開發(fā)燃料電池和燃料電池汽車按燃料電池所用原始燃料的類型，大致分為以下幾種類型。 氫燃料電池 通用汽車公司已研制成功使用液氫燃料電池產生動力的零排放概念車“氫動一號”，該車加速快，操作靈活，從0100km/h加速僅16秒，最高時速可達140km/h，續(xù)馳里程400km?？諝猱a品公司

29、、普拉克斯公司作為領先的液氫供應商，其供氫站已經可為氫燃料電池汽車供應2434MPa的液氫。 鑒于燃料電池攜帶純氫成本高、安全性差、汽車一次補充燃料行車里程短，且純氫貯存、運輸比較困難，許多公司正在發(fā)展與燃料電池配套的貯氫技術。 能源轉換設備公司開了基于氧化鎂固體的貯氫系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在約300下釋放出氫氣，這種材料的氫密度為103g/l，而液氫密度為71g/l，利用這種貯氫罐可使燃料電池汽車行駛482km。 千年電池公司也開發(fā)出基于硼氫化鈉的化學貯氫技術，30%硼氫化鈉水溶液與催化劑接觸，可產生氫氣和硼酸鈉副產物。其貯氫密度也可與液氫密度相比擬，30%的溶液中氫密度為63g/l。 豐田汽車公司

30、開發(fā)的“FCHV3” 燃料電池汽車采用氫吸附合金供氫方式，配備鎳氫電池發(fā)動機驅動系統(tǒng)。該車最高時速可達150km，續(xù)馳能力在300km以上，燃料電池輸出功率高達90kw。 日本馬自達公司也推出“DEM10-FCEV” 燃料電池汽車，以氫為燃料，在車廂后部載有8個可容納1.5m3（0，0.1MPa）的氫吸附合金容器，每個容器外形尺寸為540mm×70mm×110mm。最高時速可達140km，燃料電池最大輸出功率為50kw。該車每次充滿氫氣可行走170km。 殼牌氫氣公司與美國能源轉換設備公司成立貯氫系統(tǒng)合資企業(yè)，開發(fā)固體氫化物貯氫技術并實現商業(yè)化，計劃2003年將車載貯氫罐提

31、供氫燃料的50輛燃料電池汽車推向市場。 甲烷燃料電池 使用甲烷（天然氣）作為燃料電池的燃料可避免貯氫和補充氫燃料的后勤問題。但是，在燃料電池的陽極直接氧化甲烷還很困難。在固體氧化物燃料電池中，如工作溫度超過800，會發(fā)生碳質沉積物污染電極問題，如溫度低于800，則會降低功率密度。美國西北大學和賓夕法尼亞大學采用改進固體氧化物燃料電池性能的方法，在鎳系陽極中加入氧化釔并摻雜二氧化鈰形成多孔電極，僅650就能達到很高的功率密度，這樣的溫度也不會引起碳沉積問題。 利用蒸汽轉化在約500下由甲烷生產氫氣時，由于熱動力學平衡限制，甲烷只能分解40%左右，若將溫度提高到1000以上，分解可提高到近100%

32、，但產生大量CO2副產品。日本東京技術研究院開發(fā)了可使甲烷完全分解而無CO2副產品的工藝技術，該工藝在500以下及低于0.1MPa壓力下進行。甲烷在氧化硅載體的鎳催化劑上分解為氫氣和碳，碳形成細粉末可回收。產品氣體含氫約40%，通過金屬氧化物，如Fe2O3和In2O3，氫可使氧化物還原為金屬。這樣，在300左右，用蒸汽可使金屬重新氧化得到大量純氫。它可安置在燃料電池車輛上為燃料電池提供氫氣。它不產生CO2，與常規(guī)的甲烷轉化技術相比具有經濟上的優(yōu)點。 甲醇燃料電池 戴姆勒-克萊斯勒公司、巴斯夫公司、BP公司、Methanex公司、Statoil公司和Xcellsis公司聯(lián)合將甲醇燃料電池汽車推向

33、商業(yè)化，開發(fā)了以甲醇為燃料的燃料電池汽車NECAR 5。甲醇是一種理想的液體貯氫介質，在常溫下為液體，可像汽油或柴油燃料一樣運輸、貯存和處理。甲醇轉化制氫所用的催化劑為巴斯夫公司提供的氧化銅催化劑和其他金屬氧化物催化劑。在甲醇和水混合進入轉化器后，高活性的催化劑可使甲醇轉化產生大量氫氣，工作溫度為200350。NECAR 5的推出，標志著甲醇燃料電池技術向商業(yè)化邁出了重要一步。 戴姆勒-克萊斯勒公司推出的NECAR 5汽車堪稱是燃料電池技術的里程碑。這種燃料電池動力汽車在美國已完成了3000英里行車試驗。NECAR 5汽車于2002年5月20日離開舊金山，穿越了內華達山脈和落磯山脈進入華盛頓，

34、這一驗證性行車是燃料電池動力汽車第一次經過各種地帶的長距離行車，包括長時間的高溫和氣溫超過32的工作環(huán)境。NECAR 5是戴姆勒-克萊斯勒公司開發(fā)的第5代燃料電池汽車，由Ballard燃料電池驅動系統(tǒng)帶動，該系統(tǒng)包括車載甲醇轉化器，轉化器從液體甲醇抽取氫氣驅動燃料電池。汽車主體為Mercedes-Benz A級類型。在穿越美國的行車試驗中，汽車每300英里用克萊斯勒分配器配給的甲醇補加一次燃料。甲醇由Methanex公司提供。 第一座支撐甲醇動力燃料電池汽車的甲醇加注站已于2000年4月25日在加州薩克拉門托對外營業(yè)。該站由加州燃料電池聯(lián)合體（CaFCP）運作。該站設計采用了包括瑞典Ident

35、ic公司開發(fā)的加注新技術，系統(tǒng)包括防虹吸設施和汽車與燃料噴嘴之間的固定閉鎖器。甲醇貯存在2000加侖的雙壁罐內?，F在，西薩克拉門托地區(qū)己運營8家汽車生產商生產的16臺燃料電池動力車。加注站由甲醇燃料電池聯(lián)盟設計和建設。甲醇燃料電池聯(lián)盟是包括CaFCP成員：Methanex、戴姆勒-克萊斯勒、BP和Ballard動力系統(tǒng)公司，與Statoil公司和巴斯夫公司組成的工業(yè)集團。 目前世界甲醇市場供過于求，但甲醇可望成為未來環(huán)境友好的燃料電池燃料。據預測，燃料電池將為2010年甲醇需求增加70萬噸、2015年增加850萬噸、2020年增加6000萬噸。從長期看，燃料電池工業(yè)將為甲醇工業(yè)提供巨大的發(fā)展?jié)?/p>

36、力。 汽油燃料電池 通用汽車公司和豐田汽車公司均致力于汽油燃料電池的開發(fā)。該技術從清潔碳氫化合物燃料的汽油中制取氫氣，采用這種制氫方式的燃料電池優(yōu)點是采用含硫少的清潔燃料，可延長燃料電池自身壽命，并且容易維修。由于使用汽油，現有的汽油加油站也能得到充分利用。同時其能量利用效率較高，內燃機效率為15%，汽油燃料電池可高達22%32%；排放CO2也較少，內燃機排放CO2為220g/km，而汽油燃料電池為110140g/km。 通用汽車公司和?？松梨诠鹃_發(fā)了汽油為燃料的燃料電池高效轉化器，可產生高質量的氫氣用以驅動燃料電池?，F己完成汽油轉化器集成系統(tǒng)的驗證，該燃料電池組可產生25kw動力。雪佛龍

37、德士古公司也和通用汽車公司多年來合作研究開發(fā)汽油型燃料電池汽車。2001年8月，通用汽車公司首次推出第一臺汽油燃料電池推進系統(tǒng)：Gen ，該系統(tǒng)已裝配在Chevrolet S-10貨運卡車上。 我國以大連化學物理所為牽頭單位，組裝了多臺各種功率（1kw25kw）的電池組和電池系統(tǒng)，達到了電動車動力源的要求。以純氫為燃料的5kw×6=30kw質子交換膜燃料電池為動力的中巴車己試運成功。名為“超越一號”的氫燃料電池轎車原型車也由上海汽車集團、同濟大學等單位共同推出。結論（1）在已取得示范試驗成功的基礎上，車用甲醇燃料在我國可望作為一種車用替代燃料適當獲得推廣應用。 （2）從煤炭或天然氣經

38、合成氣生產二甲醚用作清潔柴油燃料正在引起我國有關部門和企業(yè)的重視，并己有建設較大規(guī)模生產裝置規(guī)劃，預期在車用燃料替代中將有較好的發(fā)展前景。 （3）柴油的供需平衡問題將是我國未來較長時間內石油市場發(fā)展的焦點問題之一。按原油加工量2.3億噸計算，我國柴油產量到2005年可達到8050萬噸，仍有60萬240萬噸的缺口。預計到2010年，我國柴油需求量將突破1億噸，至2015年市場需求量將達到1.3億噸左右。近年來，我國煉化企業(yè)的柴汽比不斷提高，但仍不能滿足消費柴汽比的要求。目前生產柴汽比約為1.8，而消費柴汽比在2.0以上。因此，開發(fā)二甲醚、生物柴油和天然氣（或煤炭）制合成柴油對調整油品產業(yè)結構，提

39、高柴汽比具有重要意義。 目前我國生物柴油的研究開發(fā)處于起步階段。但我國有豐富的植物油脂及動物油脂資源，我國每年豆油年產量達6000萬噸，而且飯店產生大量的煎炸油，僅以上海為例，數十萬家飯店、餐廳、小吃部、點心店每月產生泔腳不下30萬公斤，其中的泔腳油至少有5000公斤，如加以充分利用，有很大的發(fā)展空間。最近，四川古杉油脂化學公司已成功開發(fā)出生物柴油，該公司以植物油下腳料為原料生產生物柴油，產品的使用性能與0號柴油相當，燃燒后廢物排放較普通柴油下降70%，經檢定，主要性能指標達到德國DIN 51606標準。2002年9月，福建省龍巖市建成2萬噸/年生物柴油裝置，標志著我國生物柴油生產實現了產業(yè)化

40、，其產品成本可控制在2000元/噸，該市并擬于2003年建成10萬噸/年能力。生物柴油產業(yè)是新興的高新科技產業(yè)，加快我國生物柴油的研發(fā)和應用是新時期賦予我們千載難逢的發(fā)展機遇。 （4）天然氣制合成油（GTL）技術為天然氣資源尤其是偏遠地區(qū)天然氣田的開發(fā)利用提供了有效的途徑。我國累計探明天然氣地質儲量2.06萬億m3，20世紀90年代后，平均每年新增探明儲量超過1000億m3。天然氣儲量大于1萬億m3的地區(qū)有10個，依次是：塔里木、四川、陜甘寧、東海、渤海灣、鶯歌海、瓊東南、珠江口、準噶爾和柴達木。這10個地區(qū)的天然氣資源量達32.26萬億m3。最近在內蒙古伊克昭盟地區(qū)發(fā)現的蘇里格特大型氣田，天然氣地質儲量規(guī)模達到5000億m3以上，最終可累計探明天然氣地質儲量7000億m3以上。不僅是中國第一大氣田，而且列入世界知名大氣田行列。21世紀我國天然氣發(fā)展將進入黃金期。天然氣的后續(xù)開發(fā)潛力將為天然氣制合成油（GTL）技術提供用武之地。 天然氣制合成油（GTL）技術的發(fā)展也為煤基合成油提供了發(fā)展借鑒。我國現每年進口石油7 000萬噸，石油資源的短缺已使煤代油重新提上議事日程。潔凈煤技術將成為緩解我國石油供需矛盾的主要技術途徑。我國有豐富的煤炭資源，確認儲量1145億電，可采年限為110年。而石油確認儲