簡述傳統(tǒng)車用能源及新能源的應(yīng)用

簡述傳統(tǒng)車用能源及新能源的應(yīng)用你了解我們的車用燃料嗎？XXXXXXX班10XXXXXXX目錄1石油的發(fā)展及其自身限制2天然氣的發(fā)展及其應(yīng)用3其他新能源的快速崛起及其所面臨的問題3.1生物柴油3.1.1生物柴油的制取工藝3.1.2生物柴油的展望3.2氫燃料電池3.2.1氫燃料電池的優(yōu)點(diǎn)3.2.2氫燃料電池在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的問題3.3二甲醚燃料3.3.1二甲醚與柴油的物性比較3.3.2二甲醚與柴油的排放比較3.4醇類燃料3.4.1乙醇燃料3.4.2甲醇燃料3.4.3糧食的困惑1石油的發(fā)展及其自身限制

石油又稱原油，是一種粘稠的、深褐色的液體。地殼上層部分地區(qū)有石油儲(chǔ)存。主要成分是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過漫長的演化形成，屬于化石燃料。最初，由于石油相對于煤炭熱值高，儲(chǔ)運(yùn)方便，價(jià)格低廉，其在能源結(jié)構(gòu)中的比例逐年提高。二戰(zhàn)之后，其在能源消費(fèi)中所占比重已躍升至第一位。如今，隨著各國工業(yè)的發(fā)展，尤其是汽車保有量的快速增加，石油的需求越來越大，而石油的開采卻越來越難，造成石油價(jià)格的飚升。再者，由于三次石油危機(jī)的影響，各國加大了對石油資源的爭奪，進(jìn)一步抬高了石油的價(jià)格！

環(huán)境因素越來越受到重視，大氣污染的主要來源便是汽車尾氣排放。而石油的燃燒不可避免的會(huì)帶來CO，HC，氮氧化物以及顆粒物。隨著排放法規(guī)的日趨嚴(yán)格，石油的使用也受到了限制。綜合來看，石油在現(xiàn)階段將仍然是最主要能源。但隨著價(jià)格的高漲，資源的枯竭以及一系列的環(huán)境問題，石油替代能源的研發(fā)將會(huì)越來越重要。

2天然氣的發(fā)展及應(yīng)用

天然氣是一種多組分混合氣態(tài)化石燃料，主要成分是烷烴。它主要存在于油田和天然氣田。天然氣相對于石油有辛烷值高，抗爆性好的特點(diǎn)。而且比較清潔。其儲(chǔ)量也較為豐富，截至2010年，全球常規(guī)天然氣探明儲(chǔ)量187.1萬億立方米。由于石油價(jià)格的不斷攀升，天然氣的低廉價(jià)格促進(jìn)了其快速發(fā)展。在汽車領(lǐng)域，日常消耗較大的公交車及出租車已大量使用。同時(shí)，我們也看到，現(xiàn)如今，許多天然氣汽車只是由內(nèi)燃機(jī)改裝而來，其性能還有待提高。3.1生物柴油生物柴油簡介由于傳統(tǒng)化石和礦物能源具有不可再生性和燃燒時(shí)會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，世界各國都在積極探索可再生的綠色能源。GrahamQuick于1983年首次對生物柴油進(jìn)行定義后，各國科學(xué)家相繼開展了其研究工作，于是出現(xiàn)了第一代生物柴油（主要組分為脂肪酸甲酯），由于第一代生物柴油在使用過程中缺點(diǎn)太多，人們對其改進(jìn)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（組分類似于石化柴油）。因第二代生物柴油制備原料僅限于油脂，研究者又對非油脂類和微生物油脂進(jìn)行試驗(yàn)并成功制得生物柴油，即第三代生物柴油。

3.1.1生物柴油的制取工藝第三代生物柴油的生產(chǎn)工藝主要有以下兩種：一、生物質(zhì)氣化制生物柴油其是指該原料如木屑、農(nóng)作物秸稈等壓制成或簡單的破碎加工處理后，在缺氧的條件下送入氣化爐中進(jìn)行氣化裂解，得到可燃?xì)怏w并進(jìn)行凈化處理且獲得產(chǎn)品氣的過程。目前，歐美等發(fā)達(dá)國家對其的研究已經(jīng)取得顯著成果，特別是催化劑及氣化裝置。但在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)，不管采用哪種氣化裝置和催化劑，都存在焦油轉(zhuǎn)化率不理想、CO選擇性低和成本高等問題，所以開發(fā)高效且經(jīng)濟(jì)的氣化裝置和催化劑是以后的研究重點(diǎn)。二、微生物油脂制生物柴油以微生物油脂為原料制備生物柴油最關(guān)鍵的是利用微生物生產(chǎn)精制油脂。其工藝過程如下圖

微生物油脂作為廉價(jià)的合成生物柴油的原料，已成為研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。但微生物油脂的制備過程較為繁瑣，且能否從微生物制備的油脂中獲得高附加值的多不飽和脂肪酸變異株及進(jìn)一步提高多不飽和脂肪酸產(chǎn)量，找到事宜的廉價(jià)培養(yǎng)物，將是該工藝實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。微生物油脂制備生物柴油工藝流程圖如下3.1.2生物柴油的展望

對微生物油脂和生物質(zhì)氣化所進(jìn)行的一系列研究，對解決當(dāng)今世界各國油脂原料供應(yīng)問題，促進(jìn)生物柴油工業(yè)化應(yīng)用，解決人類能源問題和環(huán)境問題等都具有深遠(yuǎn)的意義。隨著世界科技的不斷發(fā)展，第三代生物柴油的合成技術(shù)也會(huì)相繼成熟并逐漸實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化，以滿足人們對生物柴油的迫切需求。再者，中國的餐飲業(yè)發(fā)達(dá)，地溝油產(chǎn)量巨大，如果能夠加以利用，將會(huì)帶來很好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。在此方面，日本的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。3.2氫燃料電池氫燃料電池與普通蓄電池的供能原理不同。蓄電池是一種儲(chǔ)能裝置，它把電能貯存起來，需要時(shí)再釋放;氫燃料電池嚴(yán)格地說是一種電化學(xué)發(fā)電裝置，是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，其基本原理是電解水的逆反應(yīng):把加注的氫和空氣中的氧分別供給陰極和陽極，氫通過陰極向外擴(kuò)散和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后，分解為氫離子和電子，產(chǎn)生電流的同時(shí)氫離子通過外部負(fù)載到達(dá)陽極，與氧結(jié)合生成水。3.2.1氫燃料電池的優(yōu)點(diǎn)一是無污染

氫燃料電池供能過程中唯一的排放是純凈的溫水，避免了溫室氣體和其他污染物對環(huán)境的侵害。如果氫源能夠通過太陽能、地?zé)崮芑蛩艿全@取，那就可以形成一個(gè)完美的零污染排放循環(huán)。二是高效率

燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率極高，理論上可達(dá)80%，實(shí)際效率已達(dá)50%~60%，是普通內(nèi)燃機(jī)熱效率的2~3倍，因此，氫燃料電池汽車可以說是世界上最環(huán)保、高效、低公害的汽車，是世界汽車工業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的焦點(diǎn)。3.2.2氫燃料電池在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的問題第一，氫氣的來源問題。目前全球氫產(chǎn)量約為5000萬噸/年，其中96%是由天然氣、石油和煤等傳統(tǒng)能源，通過重整或改質(zhì)技術(shù)制取而來。未能從根本上擺脫對化石能源的依賴。只有到了能以再生性能源廉價(jià)地生產(chǎn)氫氣，氫燃料電池汽車的燃料問題才算獲得根本性解決。第二，氫燃料的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)間題。氫通常以3種狀態(tài)存儲(chǔ)和運(yùn)輸:高壓氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。高壓氫氣輸送技術(shù)相對成熟，但其運(yùn)輸效率較低，僅適用于加注量很小的加氫站。同時(shí)，常用壓縮氣體罐的儲(chǔ)氫量只能供燃料電池汽車行駛150公里，續(xù)駛里程短。液態(tài)氫氣需要-253攝氏度的條件貯存，這對于汽車來說非常困難。此外，由于氫氣分子很小，容易從輸送管道、存儲(chǔ)設(shè)備、處理工廠及汽車燃料電池中泄露。第三，燃料電他成本問題。燃料電池生產(chǎn)成本居高不下是制約燃料電池汽車商業(yè)應(yīng)用的主要障礙之一。據(jù)美國能源部測算，目前氫燃料電池的生產(chǎn)成本約為500美元/千瓦。專家估計(jì)，只有當(dāng)燃料電池的生產(chǎn)成本降至50美元/千瓦的水平時(shí)才能為消費(fèi)者所接受。也就是說，當(dāng)一臺(tái)80千瓦的車用燃料電池的成本降到目前汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的價(jià)格(約合3500美元)時(shí)，才能創(chuàng)造巨大的市場效益。3.3二甲醚燃料能從煤、煤層氣、天然氣、生物質(zhì)等多種資源制取的二甲醚燃料是近年來新出現(xiàn)的汽車代用燃料。二甲醚(Dimethyl-ether)，簡稱DME，是一種無毒含氧燃料，常溫常壓下為氣態(tài)，常溫下可在5個(gè)大氣壓下液化，易于儲(chǔ)存與輸運(yùn)；由于其十六烷值高達(dá)55～60，具有優(yōu)良的壓燃性，是非