车用燃料

车用燃料（精选七篇）

车用燃料 篇1

1 FCV的发展现状

1.1 国外发展情况

近年来,FCV正受到各大经济体的重视。在美国,FCV曾被美国总统布什作为“氢经济”论的“法宝”而大肆宣传。2008年,福特公司宣布发展清洁动力技术,以氢FC为最终目标。在日本,经济产业省已经对FCV的发展规定了时间表,其目标是到2020年日本的FCV达到200万辆,到2030年,FCV全面在日本普及,并斥巨资开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、车用电池以及氢FC技术。在欧洲,欧盟也早在2008年夏天就斥资10亿用于FC和氢能源的研发,欧盟此举旨在把FC和氢能源技术发展成为高新技术,在世界新能源领域处于世界领先地位。

目前,许多国外的汽车公司已经推出了自己的FCV。图1为奔驰汽车公司的奔驰B级燃料电池车,可以在-25℃的情况下轻松启动,在短时间内迅速达到80℃的理想工作温度。

韩国现代汽车公司也相继推出了几款燃料电池汽车,其中具有代表性的是第二代(Tucson FCEV)和第三代(Tucson ix FCEV)燃料电池汽车。图2为韩国现代ix35氢燃料电池车,图3所示为该公司的第二代燃料电池公交车。

图4为美国通用汽车公司2001年推出的氢动三号汽车(Hydrogen3),在2010年上海世博会期间进行了将近百辆的示范运行。

1.2 国内发展情况

我国的燃料电池研究始于1958年,原电子工业部天津电源研究所最早开展了燃料电池的研究。70年代在航天事业的推动下,中国燃料电池的研究曾呈现出第一次高潮[2]。“九五”和“十五”期间,国家都把FCV及相关技术研究列入科技计划,国家863计划和973计划都设立了许多与此相关的科研课题。“十五”国家重大科技专项之一的“电动汽车专项”将FCV列为重要内容。“十一五”国家继续支持“节能与新能源汽车”,包括FCV的研究。

在燃料电池领域我国虽然起步较晚,但充分发挥后发优势,与先进水平的差距正在缩小,并且相继推出了一些燃料电池车型。2003年我国第一辆燃料电池动力样车—超越一号亮相上海国际工业博览会。随后,同济大学继超越一号后又研制出超越二号、超越三号,如图5所示。超越二号参加了国际必比登清洁汽车挑战赛,经测试,超越二号在污染排放、CO2排放、噪声、蛇行和燃料经济性方面达到A级水平。超越三号2006年也参加了该挑战赛,取得了不俗的成绩。上海汽车把超越系列汽车的燃料电池动力系统搭载在荣威轿车上,产生了上海牌氢燃料电池汽车,如图6所示。超越系列燃料电池车的主要技术参数如表1所示。

近年来,国家进行了若干次FCV的试运行。奥运会期间,3辆氢燃料电池大客车为奥运会服务。清华大学的邓学等[3]对其运行数据进行了相关研究,研究发现氢燃料电池大客车具有经济性高、能量转换效率高等优点[3]。2010年世博会期间,进行了千辆级的新能源车示范运行,其中196辆FCV,包括90辆燃料电池轿车,6辆燃料电池客车和100辆燃料电池观光车。2009年,科技部、财政部、发改委、工业和信息化部共同启动了“十城千辆”工程,目标是通过政府补贴,用3年左右的时间,每年发展10个城市,每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行,南通市为示范城市之一,笔者通过跟车试验,亲身感受了几种新能源车的不同特点。

2 VFC目前存在的问题

目前,国际上最著名的燃料电池公司要数加拿大的巴拉德(Ballard)公司,该公司的产品主要应用于备用电源、分布式发电、物料搬运(叉车等)、公交车等,巴拉德公司生产的应用于公交车的有型燃料电池。国内燃料电池生产厂家主要有上海神力科技有限公司、北京飞驰绿能电源技术有限责任公司、上海燃料电池汽车动力系统有限公司等。

虽然经过多年的发展,但VFC仍然处于起步阶段,还存在着一些有待解决的问题。

2.1 VFC启停衰减问题

燃料电池作为FCV的动力来源,使用燃料电池直接驱动电动机,不同于传统的内燃发动机,当汽车需要立刻启动或加速时,唯一的办法就是增大燃料极和空气极的流量以提高电池的输出功率。由于FCV主要用于市区交通,运行的速度不高,而且需要频繁的变速,因此用燃料电池来直接驱动电动机,频繁的启动或者改变燃料极和空气极的流量对燃料电池的性能是一种很大的伤害,对其寿命有很大的影响。目前,车用燃料电池主要是质子交换膜燃料电池(PEMFC),PEMFC的频繁启停导致性能衰减的问题,已成为其耐久性研究的一个热点,如何减小启停中电池的衰减也是亟待解决的问题。对启停过程催化剂等关键材料的腐蚀机理的了解是基础,而对于车载PEMFC发动机来说,设计合理的启停程序或者合理的保护装置才是减少启停过程燃料电池衰减的根本措施[4,5]。

2.2 燃料电池组散热

燃料电池是FCV的核心,而燃料电池中质子交换膜是核心部件,其性能的好坏直接影响到电池的性能和寿命。与蓄电池不同,燃料电池内部的化学反应具有不可逆性,大约50%左右的能量耗散掉了,这一部分能量聚集在电池内部使其温度升高[6]。高温会对质子交换膜造成破坏,从而缩短燃料电池的使用寿命。不同于内燃机,燃料电池一般热量辐射出去少,使燃料电池冷却变得很困难。

同济大学的许思传等[6]对FCV散热系统进行了设计,上海燃料电池汽车动力系统有限公司的周奕等[7]也对FCV散热系统进行了研究。主要从三个方面:增大进气风速。采用两个800W的风扇,较好地解决了散热问题,但是附属设备的功耗增加了;(2)增大散热面积。采用了散热器分开布置的方式,有效地解决单块大散热器不易布置的问题,但是同样也面临着布置这些散热器所面临的空间不足以及进气口处理的问题;(3)改变散热器的位置。将冷凝器置于散热器之后,有效地降低散热器气侧的温度,有利于电堆的散热[5]。

2.3 VFC的防冰冻问题

燃料电池不能在零度以下正常起动是阻碍FCV商业化的主要障碍之一。由于燃料电池内部有水,且多用水循环方式冷却,当外部气温低于零度时,停止工作的燃料电池变冷,内部的水便结成冰,导致气道受阻,启动变慢,且水结冰后体积变大,可能产生足以破坏燃料电池内部部件的应力。

詹志刚等[8]对PEMFC冷启动及性能衰减进行了实验研究,实验表明多次冰点以下启动后,电池性能明显衰减且不可活化恢复;催化层表面出现龟裂,并有凹坑。电池性能不可逆劣化和电压的衰减均因水在电池内部发生冻结,导致了结构上的损伤。由于燃料电池内部的水主要在阴极生成,因此对阴极的扩散层产生了严重的影响。重复的结冰和启动,导致催化剂颗粒严重脱落,催化面积大为减小,催化剂的催化能力严重丧失,极大地影响了燃料电池的性能[8]。

2.4 大气污染对燃料电池性能的影响

目前大多数燃料电池使用贵金属Pt作为催化剂,工作温度较低,对燃料(氢气)和氧化剂中存在的杂质气体比较敏感,会严重影响到燃料电池的工作性能。此外,作为刚刚起步的FCV,目前必须与传统内燃机汽车一起运行,传统汽车排放的尾气势必将加重这种不利影响。大气中的主要污染性气体有氮氧化合物NOX和CO。

杨代军、马建新等[8]通过建立燃料电池测试平台对NOX和CO对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的影响进行了研究,实验结果表明,当通入NOX后,电压在短时间内由0.68V迅速下降到0.35V。此外还进行了NOX对单体电池性能影响可逆性实验,停止通入NOX后电压可以基本恢复,表明NOX对单体电池的影响具有可逆性。在研究NOX对电池阻抗影响时发现,NOX导致了电池阻抗的变大,当用纯净空气吹走NOX后,阻抗基本得到了恢复。在研究CO通入阴极对电池性能的影响时发现电池的性能没有明显下降,表现出了良好的耐受性,这与阳极在CO浓度为10-5(体积分数)时就出现性能大幅降低截然不同,这主要是因为Pt同时也是O2和CO反应的良好催化剂,CO没有吸附在Pt表面造成催化剂中毒[9]。

2.5 车用燃料电池的控制系统

燃料电池作为FCV的核心,频繁启停将造成燃料电池性能衰减,输出功率频繁变化也会对燃料电池的性能造成很大破坏,因此设计减小这种不利影响的燃料电池控制系统是必要的。目前,蓄电池是使用最多的FCV辅助电源,合理高效的燃料电池/蓄电池能量管理将决定整车的性能。

陕西理工学院李志峰[10]采用功率跟随模式,对燃料电池/蓄电池混合动力电动汽车能量控制策略进行了基于ADVI-SOR软件的仿真研究,结果表明功率跟随模式控制策略能使蓄电池和燃料电池始终处于一个最佳工作状态,并可以延长其使用寿命[11]。清华大学何彬、卢兰光等[11]对燃料电池混合动力汽车能量控制策略进行了研究,提出了3种动力系统能量控制策略:恒压控制、离线能量分配控制、在线能量分配控制,并对这3种策略进行了仿真,结果表明离线分配的控制效果优于恒压控制,更接近于在线分配控制,但存在一定的震荡,在线分配控制保证SOC在最佳工作区域。此外,在CBD14循环工况下仿真实验了有无再生制动的燃油经济性,结果显示带有制动反馈的再生能量回馈总量约占燃料电池发动机输出能量的20%左右,极大地提高了整车的燃油经济性[11]。

2.6 振动对VFC的影响

VFC工作环境与普通燃料电池的不同之处在于振动。燃料电池电堆是由单电池通过连接组成,振动会对单电池产生不良影响,缩短使用寿命。

同济大学的许思传、周定贤等[12]对金属流场板燃料电池进行了100h振动可靠性试验,通过对单电池电压的分析,发现该金属流场板燃料电池单电压一致性下降[12]。

华南理工大学的于学华[13]采用移频减振原理对燃料电池发动机反应堆悬置刚度和阻尼进行了优化设计,避开路面不平度引起的1.2Hz到1.8Hz的低频激振,以及由前桥引起的12Hz到14Hz的激振,设计方法可以达到对燃料电池发动机反应堆进行隔振的设计要求[13]。

2.7 燃料储备

燃料电池的燃料主要有氢气、甲醇等,其中氢气的存储最为困难[14,15,16],这里主要说明氢燃料电池的燃料储存问题。

2.7.1 高压气态存储

普通高压气态储氢是目前应用最广泛储氢方式,简便易行而且成本较低,充放氢迅速,且在常温下就可进行[17]。目前,由于钢瓶材料的限制,储氢压力通常不高于20MPa,因此钢瓶的质量储氢密度仅为1%左右。

FCV作为交通工具,要具有长途续航能力,还要经受各种路况,因此高压气态存储有待进一步发展,应着重从两个方面着手:第一,寻找高强度的钢瓶合金材料,提高钢瓶单位质量的储氢量;第二,提高高压氢气存储的安全性。

2.7.2 金属氢化物储氢

金属氢化物储氢是刚发展起来的储氢技术,目前应用正在逐步增多,其原理是把氢气以金属氢化物形式储存在合金中。目前,常用的储氢合金和纯金属主要有Mg、FeTi、MgNi等,其中以Mg的质量储氢密度最高,达到了7.65%;其次是MgNi,达到了3.6%。通过比较发现,通过金属氢化物储氢可以得到相对于高压气态储氢较高的质量储氢密度,而且也相对安全一些。但是储氢合金的储氢条件较为苛刻,放氢需较高的温度,吸放氢动力学性能差,储氢量相对较低,但合金类储氢材料较易大规模生产,成本较低[13],因此综合考虑,金属氢化物储氢的应用前景很广[18]。

3 VFC的发展展望

未来VFC的发展将主要集中在以下几个方面:

(1)新型燃料电池催化剂的研究

目前燃料电池所用的催化剂为金属Pt,为稀有金属,导致燃料电池成本居高不下。同时,全球Pt产量有限,若FCV大量生产,将是一个问题。因此,研究开发新型催化剂以替代金属Pt是现在及将来燃料电池发展所面临的重要课题。

(2)水循环及热管理系统

燃料电池的工作性能对温度的变化比较敏感,目前多使用循环水来控制燃料电池温度,车用燃料电池的工况变化较频繁,相应的温度也起伏不定,所以冷却系统必须保证燃料电池工作在最佳温度区,因此,设计良好的水循环冷却系统是发展FCV必须克服的问题,以及寒冷地区电池结冰问题。

(3)提高燃料电池寿命

首先,改进车身结构,特别是减震系统,以减轻电池振动;其次,采用合理的动力混合方式,扬长避短;同时,研究新的控制方式,以改善频繁变化的运行状况对电池性能和寿命的影响[19]。

4 结语

FCV作为现代科技的产物,目前还存在一些有待解决的问题。技术方面,虽然在不断进步,但是还远没有传统内燃机汽车完善,有待技术突破;在市场方面,FCV在中国刚起步不久,了解的人相对较少,而且成本很高,目前市场相对较小。

当前FCV虽然还面临着一些问题和挑战,但作为新生事物,FCV有着巨大的优越性,如无污染物排放、无振动、无声行驶等,是传统内燃机汽车所不具备的,这些都是FC赋予汽车的,而且目前FCV在许多方面正慢慢赶上传统汽车。相信随着科技的进步,国家的扶持,许多技术瓶颈都将得到解决,FCV技术将会越来越完善,更多的人将会了解并接受它,前景也会更加广阔。

摘要：燃料电池汽车作为一种新能源汽车,经过多年的发展,各个方面均取得了显著的进展。通过对燃料电池、燃料电池汽车发展现状的综述,总结了车用燃料电池(Vehicle Fuel Cell,VFC)的发展现状,以及目前VFC发展过程中所遇到的问题,简要概括了这些问题的研究进展,并对燃料电池汽车未来的发展做出展望。

车用燃料乙醇汽油推广工作总结 篇2

车用燃料乙醇汽油推广办公室：

车用乙醇汽油是一种绿色环保、完全燃烧的再生资源，乙醇汽油的推广是一件利国利民的大事。按照国家发展和改革委等八部委通知要求，中石油湖北销售公司本着“奉献能源、创造和谐”的企业宗旨，积极响应在湖北地区武汉、襄樊、荆门、随州、孝感、十堰、宜昌、黄石、鄂州9市对乙醇汽油的封闭运行工作，以“造福社会，服务人民，保护环境”目的，中石油荆门销售分公司按照湖北省《车用乙醇汽油推广使用工作实施细则》进行乙醇汽油的推广，稳步实施并开展销售工作。

一、提前布置，确保置换准备到位

乙醇汽油推广与销售是中石油荆门销售分公司面临的一项新的课题和领域，涉及面广，情况较为复杂。不仅仅是从汽油燃油向乙醇汽油的转变，而是涉及到汽油市场中各个利益主体的重新调整，推广环节和步骤也变的相对复杂。我们按要求对在营34座加油站的汽油油罐进行认真细致地清罐和改造，一是按照省公司统一部署，邀请专业清罐队伍，历时两个多月将所有汽油罐进行了清罐处理，其中清罐费17.5万元，清罐油品损耗8.12万元；二是对97个油罐安装干燥器和干燥剂，改造费用9.7万元；三是公司安排专人排出计划，逐站逐罐历时一个多月时间采取对68个汽油油罐的汽油进行执换，发生人力及运费4.95万元，干燥剂累更换11.36万元；四是中石油油库对设备进行改造，调配乙醇汽油，中石油湖北运输公司对汽油罐车进行清洗，配送乙醇汽油的车辆实行专油品专车运输，确保乙醇汽油质量。

二、加强培训，确保宣贯落实到位

俗话说“只有满意的员工才有满意的客户”，加油站是我们销售油品的主要场所，是嫁接客户的桥梁，是树立企业品牌形象的窗口。中石油荆门分公司组织加油站经理、计量员对车用乙醇汽油进行宣贯和培训。一是对车用乙醇汽油基本知识、推广使用车用乙醇汽油的重要意义、燃料乙醇的发展趋势、乙醇汽油应用技术和车用乙醇汽油技术标准、以及车用乙醇汽油日常操作及事故处理，质量检查和安全管理等进行宣贯。二是按照中石油湖北销售公司编制的《加油站车用乙醇汽油培训教材》对加油站经理进行培训，为一线员创造良好的学习、培训和工作环境，提高了基层员工的业务能力和水平。三是加油站经理回站后组织加油站员工进行培训，让每位员工了解和掌握乙醇汽油基本知识，为做好客户的答疑、解释工作打下基础，每位员工均具备现场推荐客户使用乙醇汽油的销售能力。

三、稳步推进，确保封闭置换到位

随着汽油市场中各个利益主体的重新调整，对加油站和企业来说都面临着一个新的机遇，中石油荆门销售分公司和加油站积极把握住这个机会，借助车用乙醇汽油推广为契机，加强对周边市场调研，结合中石油的品牌进行广泛宣传，强化现场服务，在巩固原有市场的基础上，进一步提高了汽油销量。一是利用电视、广播、报纸等新闻媒体进行乙醇汽油的宣传，让人们对乙醇汽油有一定的了解和认识；二是每座加油站张贴乙醇汽油宣传海报，印制乙醇汽油宣传小册子、折页、宣传单等宣传资料；三是加油站对每一位进站加油的顾客进行宣传，告知顾客到指定地点对车辆油箱、油路进行清洗，确保车辆正常使用乙醇汽油。

四、认真落实，确保推广平稳运行

在乙醇汽油产品导入期，客户的消费基本上没有定性，中石油荆门销售分公司积极利用客户这种心理，加大宣传和促销力度，及时收集在销售过程中存在的问题和客户意见反馈，建立客户资料档案，按照持续改进原则，对重点客户进行回访、对一般客户加强服务等有效措施，确保乙醇汽油在推广期最大化的留住原有的客户资源，为一下步提高汽油销量打下坚实基础。2010年截止到目前共有加油站47座，累计销售乙醇汽油约6.6万吨，从历年销售数据分析，中石油荆门销售分公司乙醇汽油销售逐年递增，成良性循环，运行正常。

五、加强协作，确保推广落实到位

今年2月中石油荆门销售分公司为响应荆门市政府推进节能减排，加强环境保护，倡导低碳经济，减少温室气体排放，促进可持续发展号召，树立中国石油积极履行社会责任良好形象，进一步促进公司汽油销量的提升，一是搜集乙醇汽油推广宣传材料并向报纸、广播、电视台进行投稿，增加社会各阶层对乙醇汽油了解程度。二是印发乙醇汽油使用宣传单，在各站悬挂乙醇汽油推广横幅，指导各加油站对顾客做好乙醇汽油使用说明，公司定期在加油站、经营部跟踪检查乙醇汽油推广宣传活动执行情况。三是对员工的乙醇汽油使用知识进行培训，使所有员工能够清楚乙醇汽油使用优点，同时做好宣传解释工作；加油站对乙醇汽油推广宣传工作有计划、有步骤、有重点的开展，正确引导消费者，使广大消费者充分认识推广使用乙醇汽油是国家一项战略性措施，有利于缓解石油资源短缺、改善大气环境和促进农业生产，消除顾客在使用过程中的疑虑；经过为期3个月的推广宣传，提升了中石油企业形象，同时增加了公司汽油销量。

六、存在的问题

部分社会单位未按规定销售车用乙醇汽油，并在广播媒体大力宣传高清汽油，抵制乙醇汽油的推广，严重影响乙醇汽油推广运行。

七、后期工作安排

通过近几年乙醇汽油销售，一是继续加大对加油站干燥剂的检查力度，干燥剂如有变色及时更换，确保乙醇汽油在储存保管期质量符合国家规定标准；二是下雨天加油站及时测量乙醇汽油油罐的水高，确保油罐无水；三是加强乙醇汽油储存保管期的质量检查，确保加油站销售符合国家规定的乙醇汽油产品。四是指导加油站做好乙醇汽油使用安全知识培训，使加油站员工熟练掌握乙醇汽油安全使用注意事项。

车用燃料电池发展现状分析 篇3

【关键词】燃料电池；汽车；现状

一、燃料电池分类及原理

燃料电池是一种化学电池，它直接把物质发生化学反应时释出的能量变换为电能，工作时需要连续地向其供给活物质即燃料和氧化剂。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。

二、料电池分类

随着材料科学制造工艺技术的发展出现了多种类型的燃料电池，按照不同的方法可以分为不同的种类。按燃料电池的燃料使用类型可以分为直接型燃料电池、间接型燃料电池以及再生型燃料电池。按照燃料电池的燃料状态可以分为液体型燃料电池、气体型燃料电池。按电解质的种类不同可以分为质子交换膜燃料电池（PEMFC）、碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、再生型燃料电池、锌空燃料电池（ZAFC）、质子陶瓷燃料电池（PCFC）等。.按燃料种类可以分为氢燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池等。按工作温度不同可以分为低温型（温度低于200℃）、中温型（温度为200℃～750 ℃ ）、高温型（温度为750℃～1000 ℃ ）、超高温型（温度高于1000 ℃ ）。

三、电池工作原理

燃料电池就是把化学能直接转化为电能的装置。它与一般电池一样，燃料电池是由阴极、阳极和电解质构成。

在阳极上连续充如氢气的气态燃料，那么阳极为氢燃料发生氧化的场所，而阴极上则连续充氧气，那么阴极为氧化剂还原的场所，其两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，这样就可以在电极上连续发生电化学反应，并产生电流。从理论上讲，只要连续不断地给电池供应燃料和氧化物，燃料电池就能连续发电。但实际上，由于元件老化和故障等原因，燃料电池有一定的寿命。

四、燃料电池系统组成

燃料电池实际上不是“电池”，而是一个大的发电系统。我们以质子交换膜燃料电池为例来说明。对质子交换膜燃料电池来说，需要有燃料供应系统、氧化剂系统、发电系统、水处理系统、热管理系统、电力系统以及控制系统等。

燃料供应系统是给燃料电池提供燃料，如氢气、天然气、甲醇等。这个系统可以直接利用氢气罐来提供氢气，这种方法比较简单，如采用如电解水的方法制取氢气则相当复杂。氧化剂系统主要是给燃料电池提供与氢气系统相同压力、一定流量、经过良好滤清的氧气。氧气可以从空气中获取或从氧气罐中获取，采用空气获取时需要用压缩机来提高压力，以增加燃料电池反应的速度。压缩机质量、体积和成本，会影响整个燃料电池的参数。

空气供应系统的各种阀、压力表、流量表等接头均要采取防泄漏措施。发电系统是指燃料电池本身，它将燃料和氧化剂中的化学能直接变成电能，而不需要经过燃烧的过程，它是一个电化学装置。由于在电池的阴极生成水，所以需要不断及时地将这些水带走，否则会造成燃料电池失效，因此水的管理在燃料电池中至关重要。

五、料电池发展现状

目前世界各大汽车公司，如戴姆勒克莱斯勒、通用、宝马、丰田等都在积极开发以质子交换膜燃料电池为动力的电动汽车。2000年通用汽车在悉尼奥运会上的OPEL纯氢燃料电池汽车成为马拉松竞技的先导车。我国有关燃料电池的研究始于20世纪中叶。2001年，燃料电池汽车的研制研发被列入到“十五”计划中。2002年大连物化所新源动力公司开发出40KW的轿车燃料电池发动机和75KW的客运汽车燃料电池发动机。并作为展示电动车在2008年北京奥运会上运行。

目前，虽然燃料电池将成为未来的最佳车用能源的这一观点已被认同，但电池寿命、成本、质量体积、氢气安全等问题仍需要我们解决。

六、结论

以氢为主要燃料的燃料电池，具有能量转换效率高、环境友好、高功率密度等特点，有着很多其它发电设备所不可比拟的优势，随着技术的进步和不断研发，它必将成为内燃机的有效替代装置。

参考文献

[1]李瑛，王林山[M].燃料电池.北京：冶金工业出版社，2000.5～10

[2]唐伦成，杨阁亭，王佳.燃料电池技术及应用[J].化工进展.1995，4

车用燃料 篇4

关键词：美国,车用替代燃料,发展现状,政策,启示

1 美国车用替代燃料发展

1.1 美国发展车用替代燃料的动机

每年全世界范围内近一半的石油消耗于交通运输业,造成将近1/4的温室气体排放。虽然主要国家和地区早已经开始着手解决交通运输业石油替代的问题,石油仍然统治着这个市场,超过95%的车用燃料由石油供给。

美国被称作“汽车轮子上的国家”,据统计数字美国2010年每千人拥有机动车数量达到811.83辆,位居前列,且每年人均消耗石油量居世界首位。交通运输行业耗能占美国总耗能的23.0%~28.0%,同时是美国最主要的石油消耗行业。一直以来,美国政府在解决石油替代问题方面花费了大量的财力和人力,不论是非常规油气的开采与购买,还是可再生能源的开发与利用,都体现了美国政府对缓解石油依赖的决心。在减少交通运输行业温室气体排放的问题上,美国的研究学者和政府官员提出并实践了诸多途径,包括:a)提高车辆燃油经济性;b)使用更为清洁的燃料;c)改变出行方式,如发展公共交通[1]。

1.2 美国车用替代燃料发展现状

寻找车用替代燃料无疑是1个非常重要且效果显著的途径。自20世纪70年代以来,美国联邦政府和各个州政府就着手制定法案和各种激励措施来推动车用替代燃料的发展。基本上各种技术上可行的车用替代燃料都曾经被考虑或推广过,如甲醇、天然气、生物质燃料、丙烷和电力等。总体而言,替代的效果并不尽如人意(见图1)。

虽然市场反应没有达到预期,但是政府并没有放弃其努力和尝试。21世纪以来,更为密集的政策及法案被国会通过,各州或地区也采取了积极的措施推进。目前,乙醇燃料、生物质燃料、天然气、混合动力和电力等都已经较好地被市场逐步接纳,且近年来,替代汽柴油比例略有上升(见图2至图4)。

基础设施的建设是保证替代燃料能够更便利地被采用的重要因素之一。据统计,在美国本土的48个州有超过160 000个加油站,保证了车辆出行的燃料问题。从图4可以看出,近两年替代燃料加油站数量增幅较大,特别是电动汽车、丙烷和E85乙醇汽油汽车的加油站较多。然而,按照替代燃料加油站占汽、柴油加油站的比例来看,还不足2%,密度差异的悬殊还是会使消费者对购买替代燃料汽车存在犹豫的心理。

注:a)柴油消耗量不包括生物柴油消耗量;b)替代燃料包括液化石油气、压缩天然气、M85甲醇汽油、甲醇燃料、E85乙醇汽油、E95乙醇汽油、电力、氢、生物柴油及其他替代燃料。资料来源:U.S.Department of Energy,Energy Information Administration,available at http://www.eia.gov/renewable/afv/index.cfm as of May 10,2012.

资料来源:U.S.Department of Energy,Energy Information Administration,available at http://www.eia.gov/renewable/afv/index.cfm as of May 10,2012.

2 政府支持车用替代燃料的政策和措施

2.1 美国联邦政府制定的主要法案

美国支持车用替代燃料的有关法案最早可追溯到1970年由美国环境保护署制定的《清洁空气法案》,该法案的制定主要是为了保护和改善空气质量。1975年,《能源政策和节约法案》制定了严格的总体平均燃油经济(Corporate A verage Fuel Economy,简称CAFE)标准,其目的是改善燃油经济性。1998年颁布的《汽车替代燃料法案》以CAFE信贷的形式激励汽车生产商采用某些替代燃料。1990年通过的《清洁空气法案(修正案)》增加了多项措施以减少移动排放源,包括建立燃料质量控制体系和更加严格的机动车排放标准。1992年,美国制定《能源政策法案》旨在解决国内能源供应和需求各个方面的问题,包括替代燃料,以减少美国对进口石油的依赖和改善空气质量。

2005年,美国国会对该法案进行了进一步的修订,提出了更为详细的计划和税收、信贷等优惠政策。2007年,政府通过了《能源独立和安全法案》、《能源促进和投资法案》及《可再生燃料、消费者保护和能源效率法案》等三部重要法案。2009年,总额达到7 870×108美元的《美国复苏与再投资法案》由奥巴马总统签署生效,重点支持的替代燃料为混合动力、电力和生物燃料。在2010年和2012年分别通过的《税收减免计划、失业保险和创造就业法案》中,恢复了几种替代燃料的税收抵免(如乙醇和生物柴油)[2]。

2.2 部分州/市政府制定的部分激励措施和政策

作为联邦制国家,在美国的各个州政府具有高度的自治性,可以采取独立的或者联合的行动,即以自下而上的方式应对气候变化,制定能源政策。各个州政府甚至市级政府可以自己的实际情况,因地制宜地制定其支持替代燃料的政策;甚至很多州政府已经走在联邦政府的前面,制定了更加具体的政策和措施,以鼓励当地替代燃料的发展。

2.3 可再生能源标准计划和低碳燃料标准

虽然联邦政府和各州政府出台了诸多鼓励和支持车用替代燃料的法案和政策,然而市场的反馈却参差不齐,部分措施不尽如人意。最近几年,可再生能源标准计划和低碳燃料标准的推出受到广泛重视。

美国环境保护署根据2005年修订的《能源政策法案》建立了美国第一个可再生燃料总量控制计划,即可再生燃料标准(Renewable Fuel Standard,简称RFS)计划。两年后的《能源独立和安全法案》扩展了其内容,新标准在2010年3月公布(被称为RFS2),规定2012年可再生燃料添加总量要达到575.38×108L,到2022年可再生燃料添加总量要达到1 362.75×108L。同时,政策允许将使用可再生燃料所获得的可再生识别编码(renewable identification numbers,简称RIN,是美国环境保护署开发的一套用来辅助实现RFS2的系统,用来标记一定数量的在美国生产或者进口到美国的可再生燃料。)存入银行或交易。每年,美国环境保护署都需要根据当年的实际情况来调整次年RFS2计划中规定的纤维素生物燃料量。在2011年和2012年,美国环境保护署均大幅度降低了当年的纤维素生物燃料的最低量,但对于生物柴油和可再生燃料总量的设定均与《能源独立和安全法案》建立相同的要求[3]。

2009年,美国加利福尼亚州空气资源委员会通过了低碳燃料标准(low carbon fuel standard,简称LCFS),并于2010年开始实施。LCFS要求,到2020年交通燃料的碳强度需减少10%以上。随后,美国11个州签署了共同函件,承诺共同合作实施区域LCFS。和RFS2类似,LCFS依赖对某一种燃料生命周期内温室气体排放量的限制。与之不同的是,LCFS允许利用所有替代燃料来满足合规目标,包括生物燃料、压缩天然气、电力、氢等。另外,LCFS的灵活性体现在受管制的燃料供应商可以选择增加低碳燃料的供应,减少其供应燃料的碳强度,或者从其他受管制的供应商处购买信用(credits)。据统计,在LCFS实施以来的前1.5 a,加州替代燃料的销售达到了最初设定的要求(2011年碳强度减少0.25%,2012年减少0.5%),其中86%的信用来自于乙醇燃料(主要由玉米制做),其余14%来自天然气和生物柴油[4]。

3 对中国发展车用替代燃料的启示

美国车用替代燃料发展到今天,无论是在政策制定与执行,还是技术和研发、市场推广方面,都积累了大量的经验,值得其他国家研究和借鉴。对中国车用替代燃料的发展有以下几点启示。

3.1 制定灵活创新的政策鼓励各省市因地制宜发展本土替代燃料

从以行政和监督的手段来推进单一化替代燃料发展,到制定技术中心的政策(LCFS)让市场来决定各种替代燃料的走向,美国发展替代燃料的艰难历程向全世界展现了政策制定对于行业发展的重要性。依赖单一的替代燃料不可能满足全国所有地区的客观条件要求,最终就可能会因其局限性而导致失败。而LCFS标准或类似的标准把采用哪种技术的决定权交给市场,以信用交易模式来设置燃料供应商对发展替代燃料的最低标准,同时政府部门将利用生命周期温室气体排放的概念追踪能耗链的全过程。这样既可以鼓励适合局部地区实际情况的替代燃料发展,又可以保证政策标准的持久性和通用性。同时,中国政府应该赋予各省市地区政府更多的权利来发展适合本土的替代燃料,同时应尽快出台各种替代燃料的技术标准和排放标准,来规范和监督市场。例如,在山西等富煤地区,发展煤基燃料是实现资源综合利用的合适途径。

3.2 注重研发先进技术加快基础设施建设

据中国人民银行对20个省市498家汽车生产企业调查显示,53%的企业认为中国新能源汽车发展迫切需要实现相关技术的突破(新能源汽车主要指电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车)。特别是电动汽车,中国汽车生产企业并没有掌握核心技术,过度依赖国外先进技术导致总体成本居高不下,最终影响了消费者的购买。

为促进新能源汽车技术发展,美国政府近年来不断加大对新能源汽车技术研发活动的资助。美国能源部推出的EERE研究开发项目占有极其重要的地位。该项目旨在为企业、大学和其他团体或个人在提高能源效率和促进新能源发展方面的研究和示范运营工作提供资金支持。其特点体现在以项目方式实施技术分解,并确定财政资金重点支持领域,引导新能源汽车研发活动有序开展;采用灵活的资金支持方式,有效引导企业、社会团体、大学或者个人参与研发。在这方面建议吸取美国相关经验,大力提高财政资金使用效率,以项目制推动技术的发展。

同时,应加快建设基础设施和配套设施的步伐,鼓励相关企业或者汽车生产企业参与建设,并给予资金补贴、无息贷款或者税收减缓等优惠政策支持;也可以考虑在各省市地区综合评估并选拔2家~3家有实力的企业进行重点支持,以带动行业的发展。

3.3 多种激励措施结合加大政府采购和市场宣传

除建立完善、灵活的政策法规之外,多种激励措施相结合也是必要的支持手段。与美国相比,中国政策对使用替代燃料的优惠政策略显单调,目前对电动汽车的补助力度最大,但是也局限于解除限购和资金优惠等手段,效果并不明显。而相比电动汽车,混合动力汽车的资金补贴力度更为无力,导致消费者的积极性减弱。另一方面,优惠政策是否落实也应该受到重视和监督。

政府采购和市场宣传对于带动行业发展、引导消费者使用替代燃料汽车的作用也不可小视。为鼓励政府采购,美国政府支持30个不同地区的先进车辆示范工作,资助对象主要为州和地方政府部门,资助金额最高可达1 500×104美元。同时在2008、2009、2010年分别拨款1 500×104美元、2 500×104美元、6 500×104美元用于联邦政府租赁或购买燃料电池汽车和设备。

在宣传替代燃料知识方面,政府通过电视、广播、出版物和社会调查提高公众对氢能以及新能源汽车的认识。一些美国学校已制定了新能源教育课程计划和教师培训活动,并对现有教材进行修订,并与美国能源部联合举办新能源应用设计大赛,提高青少年群体对新能源的认知,为未来新能源汽车的推广做准备。这都是值得中国政府仿效和借鉴的经验。

参考文献

[1]于卿婵,陈曦华.美国“能源与气候政策”考察之行[J].绿叶,2012(09):82-86.

[2]Alternative Fuels Data Center.美国联邦主要法案汇总[EB/OL][.2013-03-05].http://www.afdc.energy.gov/.

[3]Sonia Yeh,Daniel Sperling.Low carbon fuel policy andanalysis[J].Energy Policy,2013,56(5):1-4.

车用燃料 篇5

M85车用燃料的排放特性及催化特性研究

为缓解我国能源危机和环境污染,加深人们对M85甲醇汽油的认识,本文通过大量发动机台架试验和尾气催化转化试验,定量和定性对M85的`常规排放和非常规排放进行了分析.其中,对非常规排放不但详细分析了其产生机理和负荷特性而且简单介绍了试验设备和方法.为了便于说明问题,在相同的试验条件下分别与汽油进行了对比.最后基于催化剂剂老化机理分析如何进一步减少尾气排放,尤其是非常规排放.结果表明M85对汽油在常规排放方面有很大改善.非常规排放,通过专用的催化器完全可以消除影响.研究表明M85燃料应该得到全面的推广.

作 者：高广新 刘丹丹 作者单位：长安大学汽车学院,陕西西安,710064刊 名：化工之友英文刊名：FRIEND OF CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：2007“”(9)分类号：X8关键词：甲醇 汽油 排放 催化

车用燃料 篇6

山西地处中国腹地, 既是煤炭能源基地, 又是交通枢纽之一。煤、焦、铁、铝、化、材等重量级产品众多, 运量巨大, 是中国名副其实的物流大省。据不完全统计, 山西省年公路货运量达3×108 t以上, 公路运营汽车近30×104辆, 其中载货车约为25×104辆～26×104辆。对于山西这样一个一无油田、二无炼油厂的省份来讲, 成品油的消耗量是个沉重的负担。同时, 车辆排放的污染也加剧了山西环境污染的程度。

进入上世纪90年代以来, 世界各国都在积极寻求汽车能源的替代燃料。在世界化的石油产品供求矛盾日益加剧, 石油价格一路飙升的严峻现实下, 发展天然气汽车, 减少对石油的依赖, 实现能源多元化方面已经走出了可喜步伐, 且技术趋于成熟。就是说立足山西自身能源, 发展车用替代燃料, 山西面临着1个极好的历史机遇。

1 山西省可利用气源的条件

中石油所属的骨干天然气管线 (京陕一线、京陕二线以及西气东输管线) 分别贯穿山西的北、中、南部地区, 基本形成省级管网架构, 沿线一批重点城市已将气源引致市区。上述3条管线对山西的供气量承诺已达23×108 m3/a。无疑对山西实现油改气形成了强有力的物质基础条件。与此同时, 山西还拥有分布集中、埋藏浅、可采性好、CH4含量高的煤层气资源。山西省煤层气资源量为10×1012 m3, 占全国煤层气资源总量的1/3, 是中国最具有开发前景的煤层气开发利用基地, 前景十分广阔, 近10年来, 已有十余家中外企业从事勘探、开发和利用方面的工作, 并已基本具备了近10×108 m3/a的产能。此外, 煤炭开发的同时, 还有大量的井下瓦斯气 (平均排放60×108 m3/a) 可以利用。这部分资源的合理利用, 不仅可以强化井下安全生产, 节能减排, 而且会以更低的成本, 更强的竞争优势, 用作汽车替代燃料。可以说, 山西利用煤层气 (天然气) 做汽车燃料, 资源丰富可靠, 可就近就地转化利用, 既节约了运输成本, 又发展了循环经济, 还将为煤层气的优质优用创出一条新的途径。

2 天然气替代汽车燃料的形式

按照燃料的使用形态和使用方法的不同, 国外、国内不外乎有两种方式, 即液化天然气 (LNG) 和压缩天然气 (CNG) 。CNG是目前国内车用天然气的主要使用方式, 国内天然气汽车起始阶段也从CNG技术的推广开始。CNG技术的优点是技术相对成熟;车辆“油改气”工作方便简单, 改车成本较低。当然, CNG汽车也存在其不可忽视的缺点:a) 车载储气瓶体积大, 与同体积的LNG相比, 天然气能量密度低, 积气瓶CNG燃料只相当于LNG燃料的30%;b) 由于车载气瓶存量少, 续驶里程短, 因此加气次数较多, 且加气较费时, 不利于长途、重载车辆使用, “油改气”的局限性大。

LNG是车用天然气的另一种储存方式。它在车载气瓶中储存液态天然气。近几年来已在国内试用, 其技术已日趋成熟。LNG是天然气经净化后经低温液化而成, 液态体积是气态体积的1/625。温度为-162 ℃, 工作压力为0.4 MPa～0.8 MPa, 它克服了CNG储存量少的缺陷, 其优点是储存量大, 续驶里程长, 加气次数少, 加气时间短, 适合长途、重载车辆使用, 特别对于山西重载车辆多、载重量大、物流品种单一, 且多为点对点的运输特点, 其利用的空间更为广泛。此外, LNG还具有压力低、安全性能高、噪声小、运输费用低 (每天每100 km运费约0.08元, 仅为CNG运费的1/6) 等优点。缺点是改车成本较大, 新购车购置费高于柴油车, 维修费用稍大, 还有就是车辆停运时间长时会造成液体自然挥发, 所以要进行液体放空。

3 LNG的供给能力

LNG是现今世界能源供应中需求增长最快的一种燃料, 国外早在20世纪90年代就建成了世界第一座液化天然气工厂。由于其储存、运输安全、方便、经济, 现已成为一门新兴工业。国内以河南绿能高科、新疆广汇、海南海然、成都星星能源等, 相继投资建成了数座液化工厂。此外, 以中海油等为代表的公司在沿海一带相继建成数座LNG码头接收站, 从海外进口LNG的数量已形成一定规模。在山西, 从港华燃气和晋煤集团为代表的公司早在两年前即开工建设具有一定产业规模的煤层气液化厂, 现已具备投产条件。此外, 先后有联盛、新奥、阳煤、晋城SK等企业的LNG项目也先后开工建设。据保守统计, 上述装量投产后可形成每天200×104 m3以上CNG供气能力。届时, 山西不仅是巨大的LNG消费市场, 同时也是以煤层气作气源的LNG的巨大生产基地。

4 以LNG为燃料的车辆技术开发的现状及发展趋势

世界上一些发达国家, 如, 美国早在上世纪90年代就开始发展LNG清洁汽车。目前, LNG重型卡车在美国、加拿大等北美地区已形成产业化运营。我国政府先后在“十五”“十一五”期间, 分别将单一燃料LNG公交车和单一燃料重型商用车列入国家863计划。承担国家863计划LNG公交车的示范城市长沙、北京、乌鲁木齐已有几年成功运行的经验。贵阳市政府也将公交车使用LNG列为科技攻关项目, 现已开始较大规模的公交车LNG化。国内玉柴、上柴、潍柴、南充东风等发动机厂家LNG汽车发动机均已试制成功。承担国家863计划的陕西重型汽车总厂, 已经试制并开始小批量生产LNG重型商用车。目前, 该厂已有380HPLNG重型卡车进行型式试验, 进入产业阶段已为期不远。LNG公交车的研发已经进入产业化阶段。由于LNG为燃料的特征指标优于汽油、柴油, 只要在LNG发动机设计时能充分根据燃料的特性, 同马力的发动机性能将高于汽油车、柴油车。正在投入运行的CNG车辆用户反映已经印证了这一判断。据专家分析, 在现阶段LNG车辆的购置费一般要高于同马力柴油车10×104元, 但行驶500 km/d的车辆使用LNG较柴油节约燃料费347.8元, 年运行330天, 3年试用期内节约34.43×104元, 扣除购车款多支付的10×104元后, 仍有20×104元的盈利可图。也就是说LNG重型卡车的价格, 车主是可以接受的。当前, 伴随着LNG汽车技术开发的日趋成熟和产业化的形成, 其利润空间还有逐步加大的可能。

摘要：叙述了山西省发展车用LNG代油燃料的条件, 介绍了天然气替代汽车燃料的形式以及LNG的供给能力和以LNG为燃料的车辆技术开发的现状及发展趋势。

车用燃料 篇7

随着龙化公司的发展, 能源供应将在较长时间内成为企业发展的主要制约因素之一。由于甲醇吹除气人工提取煤基天然气装置的投产运行, 并且从企业发展、能源结构调整、环境保护改进、经济效益提高及气源五个角度考虑, 在龙化公司发展CNG汽车就更加显得经济合理, 既能节省燃料费用, 又能促进环境保护, 有很大的经济效益及社会效益, 将对企业降低生产成本、减少有害物质排放有着巨大的促进作用。使用天然气燃料, 其清洁、经济、方便的综合效益更可广泛地惠及企业和当地人民。

龙化公司于2009年底开始的运输车辆“油改气”工作, 通过将公司较多数量的燃油生产运输车辆改成燃气车辆, 达到降低燃料成本, 节能增效, 优化产业结构的目的。龙化公司运输车辆“油改气”后, 不仅可以大量节约燃料费用, 减少生产成本, 提高经济效益, 其大为减少的有害气体排放量也将更有利于环保要求。

为配合龙向化公司油改气工程, 向增加的天然气动力车辆提供压缩煤基天然气。由中煤能源集团投资建设该项目, 包括CNG加压设施及压缩天然气输送设施 (即CNG加气站) , 加气站加气能力为120000Nm3/d。

2 技术内容

2.1 工艺原理及特点

煤基天然气 (3.8~4.2MPa) 经过计量后, 进入干燥器脱去自身的水分 (使其露点低于-60℃) , 达到规定的露点要求, 再经压缩机升压至20~25MPa后一部分通过加气柱或加气机供给CNG拖车车载储气瓶或加汽车辆储气瓶;另一部分通过地下高压输气管道 (单线, 输送压力最大为25MPa) 输送至通江路加气站向加气车辆加气, 或通过单线加气柱售气给CNG拖车。

当车载气瓶中天然气压力达到20Mpa时, 加气机自动切断气源, 停止向车载气瓶供气。

2.2 CNG装置结构

加气站分为化工区加气站及通江路加气站。化工区包括二台CNG压缩机 (单台进气量800Nm3/h) , 三台CNG压缩机 (单台进气量3300Nm3/h) , 一台增压机 (进气量6580Nm3/h) , 六台加气机 (单线双枪式, 加气速度2~40Nm3/min) , 一台加气柱 (加气速度3~80Nm3/min) , 一台调压计量撬, 一台干燥撬, 一座阀门井, 一条输气管线 (约4.5km) ;通江路包括六台加气机 (单线双枪式, 加气速度2~40Nm3/min) , 一台加气柱 (加气速度3~80Nm3/min) 。

2.3 煤基天然气出厂检验报告

2.4 CNG装置工艺流程说明

煤基天然气装置来天然气 (3.8~4.2MPa) 依次经过过滤、计量后再经过干燥器脱去水分 (使原料气露点低于约-60℃) , 脱水后的天然气经过压缩机升压, 再通过加气柱或加气机计量后, 通过加气软管加入CNG拖车车载储气瓶或加气车辆储气瓶;压缩天然气还可以通过约4.5公里 (单线, 输送压力最大为25MPa) 输送至通江路加气站, 通过通江路加气站单线售气机向加气车辆加气, 或通过单线加气柱售气给CNG拖车。

3 技术创新

人工提取煤基天然气作为车用燃料的开发与应用, 设备紧凑, 占地面积小, 管道采用埋地方式铺设;采用零排放等压再生前置脱水装置, 配置合理, 适应能力强, 维护运行成本低, 安全可靠;选用专用天然气专用露点仪, 直接显示露点值;对龙化公司所使用的汽车进行大规模“油改气”, 大大降低了运输成本, 节省大量燃料支出;化工区至通江路站CNG输送管道为国内首条高压输气管道 (工作压力20~25MPa) , 为其他同类管道铺设提供了宝贵的经验。

4 与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

4.1 国内天然气利用

4.1.1 天然气制甲醇

以天然气为原料, 采用部分氧化工艺进行甲醇生产。该工艺技术虽然成熟, 但是部分氧化耗能大, 风险系数高, 且我国天然气价格高, 分布窄, 该利用方法已不合适我国实际情况。

4.1.2 天然气燃气锅炉

我国拥有大量以天然气为燃料的锅炉, 虽然建设灵活, 操作方便, 但是耗气量大, 成本高, 安装位置特殊, 热损失大, 已逐渐失去市场地位。

4.2 国内燃气汽车

4.2.1 LNG汽车

使用LNG作为车用燃料, 汽车尾气排放物大幅减少, 社会环境保护良好。但是, 相对CNG来说, LNG生产成本较高, 保存困难, 易发生泄露, 液化后是超低温状态, 通过蒸发气化进入发动机燃烧, 易导致管道冻堵。

4.2.2 LPG汽车

使用LPG的汽车燃料经济性好, 安全性能可靠, 低温启动性好。但是, 车用燃气供气不方便, 汽车使用成本高, 高压储液系统存在较大安全隐患。

5 应用情况

人工提取煤基天然气作为车用燃料项目投入运行使用后, 每天可以加气120000Nm3, 不仅可以满足龙化公司自身需求, 还可以通过CNG拖车外售至哈尔滨、佳木斯、七台河及周边地区, 进一步优化龙化公司的产业结构, 带动周边地区经济发展。

该项目的顺利实施与成功应用, 确保为龙化公司油改气工程提供优质压缩天然气, 达到降低运输成本, 减少燃料消耗的目的。不仅节约大量燃料费用, 减少生产成本, 提高企业经济效益, 为我公司安全稳定生产及企业保持长期可持续发展提供了必要条件, 还对净化环境、消除环境污染作出了贡献, 大为减少有害气体排放量更有利于环保要求, 带来了巨大环境效益、社会效益。

6 社会效益