博文
煤基醇醚燃料的应用和车用动力
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液体车用燃料的短缺将是我国现代化发展的瓶颈，尤其是我国汽车工业和汽车保有量近年来迅速的增长。2005年我国生产汽车570万辆，仅次于美国和日本，居世界第三。2005年比2004年汽车保有量增加20%。近年来车用燃料消费量增长很快，平均约为12%，2005年全国汽油消耗是4770万吨，柴油消耗是8513万吨。在我国石油储量、产量不多和车用液体燃料必须安全供应的形势下，煤基醇醚燃料的替代成为我国必然的战略方向。
用于替代汽油的甲醇有很高的辛烷值，在汽油机车应用可以提高压缩比（从9到12，甚至14），从而提高发动机的热效率。按热值，汽油和甲醇是2：1，但由于效率提高，甲醇替代汽油可以做到1.6：1。当然，燃用甲醇也有一系列问题，如金属腐蚀，橡皮元件溶胀，冷起动困难，非常规排放物（甲醛等）等，但是经过多年努力，这些问题都可得到适当的解决。甲醇低比例掺烧（10%）对原发动机只需作小量的改动，而高比例（85%）或是纯甲醇，则需重新设计发动机，对此，国内有关研究单位已设计并成功试运行纯甲醇汽车。当然，在这方面还需进行大量的科研和开发工作，在使用中积累经验，不断改进。
用于替代柴油的二甲醚（DME）有很高的十六烷值，燃烧完全，排放满足欧Ⅲ，经优化它可满足欧Ⅳ标准。NOx排放比常规柴油机可降低50%以上，运行噪声低，无黑烟排放。但二甲醚在常温是气态，所以车的燃油系统必需加压，此外，二甲醚粘度只有柴油的1/30，且杨氏模量小，燃油喷射系统的零件的磨损以及喷射时间的严格控制都有新的问题需要解决。
总的来说，一种新的燃料在汽车中应用不会一帆风顺，肯定会伴随这样或那样的问题，但是，正因为如此，需要我们科技工作者加倍努力，从理论－实践－再理论－再实践中走出我们具有中国特色的道路来。醇醚燃料的应用也是我国自主创新、形成自己有特色的汽车工业的一个契机，因为在这方面国外由于其国情方面的原因，应用得不多，或是刚起步不久（如瑞典Volvo，日本三菱），这样，如果我们从国情出发，加强研究和实践，就可以有跨越式的前进，走出自己的道路来。
非粮食乙醇肯定也是一个可行的方向，关键是这种能源作物不能与粮食和其它人民生计农作物争地、争水，且单位面积有高产出率。生物柴油从技术来看基本上是成熟的，关键在于含油植物的资源。各种能源作物如何大规模种植，通过基因调控和分子生物学，培植耐旱、耐碱、高产的品种，这将是农业能源专家们的重大课题。
说到车用燃料替代，就要提到燃料电池汽车，以及前几年由美国带头炒得很热的“氢能经济”。氢气只不过是一种像电一样的载能体，是要用其它一次能源转换得到的。一种十分迷惑人的说法是氢能可以从“水到水（From water to water）”，用电解水制氢，通过燃料电池发电，又变成水。其实电解水要耗费大量的电，1公斤氢要耗9公斤高纯度水，45~50度电，而电本身又绝大部分来自化石能源。
关于燃料电池汽车，目前有很多关键技术有待突破，如氢的制备、压缩、储运、车载、加氢的基础设施建设、要用价格昂贵的铂作催化剂等等，对燃料电池汽车，积极开展基础性研究是必需的，但离真正商业化还有很长的路，少说也得15~20年。
从现代汽车产业的发展趋势来说，各种混合动力方兴未艾，有强大的生命力，尤其是最近发展起来的“插电（plug-in）”汽车，在50~60公里范围内可以通过蓄电池来驱动，而蓄电池可以十分方便的用市电充电。一般的在城市内上、下班或办事，行驶距离不大，就可以不用液体燃料，只是在一天之内要长距离行驶时，才会起动发动机，从而使车用燃料耗量大大减少。所以，应该从多种混合模式，从汽车给用户提供服务的方式，从充分发挥电作为载能体的角度来进行研究。
近来纯电动车（锂离子电池）一次充电可行驶300公里，城市公共交通用超级电容、锌－空气电池都有示范，以电为载能体的交通工具正在迅速发展。若在蓄电池方向有突破的话，将来在汽车动力上是否还有燃料电池的“位置”是一个大问号。把氢能燃料电池看作是汽车动力的“最高目标”是不妥的。多种技术的多元发展将会提出新的问题，有新的结论。可以设想一下，如果研制出200或以上瓦•时/公斤的高蓄能装置，且充电方便，对汽车动力和其它可再生能源的应用将会产生革命性的影响。
百年技术发展的历程证明，电是最好的载能体，多种化石能源、可再生能源，核能都可以转化为电，而且对电能已经建立了基本覆盖全球、也覆盖我国国土的网络，再去建立氢的网络是绝对不可能，也没有必要的。
https://blog.sciencenet.cn/blog-374251-282030.html
上一篇：控制能源生产和消费总量势在必行
下一篇：可持续能源系统：IDDD+N原则
用于替代汽油的甲醇有很高的辛烷值，在汽油机车应用可以提高压缩比（从9到12，甚至14），从而提高发动机的热效率。按热值，汽油和甲醇是2：1，但由于效率提高，甲醇替代汽油可以做到1.6：1。当然，燃用甲醇也有一系列问题，如金属腐蚀，橡皮元件溶胀，冷起动困难，非常规排放物（甲醛等）等，但是经过多年努力，这些问题都可得到适当的解决。甲醇低比例掺烧（10%）对原发动机只需作小量的改动，而高比例（85%）或是纯甲醇，则需重新设计发动机，对此，国内有关研究单位已设计并成功试运行纯甲醇汽车。当然，在这方面还需进行大量的科研和开发工作，在使用中积累经验，不断改进。
用于替代柴油的二甲醚（DME）有很高的十六烷值，燃烧完全，排放满足欧Ⅲ，经优化它可满足欧Ⅳ标准。NOx排放比常规柴油机可降低50%以上，运行噪声低，无黑烟排放。但二甲醚在常温是气态，所以车的燃油系统必需加压，此外，二甲醚粘度只有柴油的1/30，且杨氏模量小，燃油喷射系统的零件的磨损以及喷射时间的严格控制都有新的问题需要解决。
总的来说，一种新的燃料在汽车中应用不会一帆风顺，肯定会伴随这样或那样的问题，但是，正因为如此，需要我们科技工作者加倍努力，从理论－实践－再理论－再实践中走出我们具有中国特色的道路来。醇醚燃料的应用也是我国自主创新、形成自己有特色的汽车工业的一个契机，因为在这方面国外由于其国情方面的原因，应用得不多，或是刚起步不久（如瑞典Volvo，日本三菱），这样，如果我们从国情出发，加强研究和实践，就可以有跨越式的前进，走出自己的道路来。
非粮食乙醇肯定也是一个可行的方向，关键是这种能源作物不能与粮食和其它人民生计农作物争地、争水，且单位面积有高产出率。生物柴油从技术来看基本上是成熟的，关键在于含油植物的资源。各种能源作物如何大规模种植，通过基因调控和分子生物学，培植耐旱、耐碱、高产的品种，这将是农业能源专家们的重大课题。
说到车用燃料替代，就要提到燃料电池汽车，以及前几年由美国带头炒得很热的“氢能经济”。氢气只不过是一种像电一样的载能体，是要用其它一次能源转换得到的。一种十分迷惑人的说法是氢能可以从“水到水（From water to water）”，用电解水制氢，通过燃料电池发电，又变成水。其实电解水要耗费大量的电，1公斤氢要耗9公斤高纯度水，45~50度电，而电本身又绝大部分来自化石能源。
关于燃料电池汽车，目前有很多关键技术有待突破，如氢的制备、压缩、储运、车载、加氢的基础设施建设、要用价格昂贵的铂作催化剂等等，对燃料电池汽车，积极开展基础性研究是必需的，但离真正商业化还有很长的路，少说也得15~20年。
从现代汽车产业的发展趋势来说，各种混合动力方兴未艾，有强大的生命力，尤其是最近发展起来的“插电（plug-in）”汽车，在50~60公里范围内可以通过蓄电池来驱动，而蓄电池可以十分方便的用市电充电。一般的在城市内上、下班或办事，行驶距离不大，就可以不用液体燃料，只是在一天之内要长距离行驶时，才会起动发动机，从而使车用燃料耗量大大减少。所以，应该从多种混合模式，从汽车给用户提供服务的方式，从充分发挥电作为载能体的角度来进行研究。
近来纯电动车（锂离子电池）一次充电可行驶300公里，城市公共交通用超级电容、锌－空气电池都有示范，以电为载能体的交通工具正在迅速发展。若在蓄电池方向有突破的话，将来在汽车动力上是否还有燃料电池的“位置”是一个大问号。把氢能燃料电池看作是汽车动力的“最高目标”是不妥的。多种技术的多元发展将会提出新的问题，有新的结论。可以设想一下，如果研制出200或以上瓦•时/公斤的高蓄能装置，且充电方便，对汽车动力和其它可再生能源的应用将会产生革命性的影响。
百年技术发展的历程证明，电是最好的载能体，多种化石能源、可再生能源，核能都可以转化为电，而且对电能已经建立了基本覆盖全球、也覆盖我国国土的网络，再去建立氢的网络是绝对不可能，也没有必要的。
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