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生物质燃料汽车
所谓新能源汽车,即利用新型清洁型能源作为动力,来代替通常利用的高污染类可燃油质,以汽车和柴油为主。
依照燃料的来源划分,新能源汽车技术可分为五类:
一是基于传统石油燃料的节能环保汽车,如先进柴油车和混合动力汽车;
二是基于天然气和石油伴生品的燃气汽车;
三是基于石化燃料化工的替代燃料汽车,如煤制油等;
四是生物燃料汽车,包括燃料乙醇和生物柴油汽车;
五是燃料电池汽车和纯电动汽车。
天然气汽车
天然气汽车
依照所利用天然气燃料状态的不同,天然气汽车能够分为:
紧缩天然气(CNG)汽车。
紧缩天然气是指紧缩到—MPa的天然气,贮存在车载高压气瓶中。
液化天然气(LNG)汽车。
液化天然气是指常压下、温度为-162度的液体天然气,贮存于车载绝热气瓶中。
目前世界上利用较多的是紧缩天然气汽车。
依照燃料利用状况的不同,天然气汽车可分为:
专用燃料天然气汽车。
发动机只利用天然气作为燃料。
两用燃料天然气汽车。
既能够利用天然气也能够利用汽油作为燃料。
双燃料天然气汽车。
能够同时利用液体燃料和天然气。
天然气汽车基础知识
紧缩天然气(CNG)汽车燃料系统通常包括:
天然气气瓶、减压调压器、各类阀门和管件、混合器(或天然气喷射装置)、各类电控装置等。
CNG气瓶是紧缩天然气汽车的要紧设备之一。
气瓶的设置和生产都由严格的标准操纵。
CNG车用气瓶能够分为四类:
第一类气瓶是全金属气瓶,材料是钢或铝;第二类气瓶采纳金属内衬,外面用纤维环状缠绕;第三类气瓶采纳薄金属内衬,外面用纤维完全缠绕;第四类气瓶完满是由非金属材料制成,例如玻璃纤维和碳纤维。
尽管一样以为由于天然气积碳少,机油改换的次数能够少一些,乃至例行的保护也能够少作一些,但咱们以为汽车、发动机和改装系统的按期保护能够保障天然气汽车与汽油车和柴油车相较具有更好的性能。
农林生物质生产汽车燃料
开发生物工程技术,利用农林生物质,生产车用燃料、化学品及生物基材料,有利于减缓我国原油资源欠缺制约国民经济进展的矛盾,实现了农林生物质的工业转化,可拓宽粮食、秸杆等生物质的转化渠道,充分利用不宜作为农田利用的荒坡林地,有利推动农村经济进展,解决“三农”问题。
生物燃料燃烧不产生二氧化硫,产生的二氧化碳通过作物的光合作用又转化成生物质,生物质转化生产的材料大多具有生物可降解性,不会像石油基材料造成环境污染。
借鉴国外的经验,应该实施政府推动,企业参与,选准目标,产学研结合,加强技术研究,着力提高经济性,适时实现产业化的策略。
目前宜在以下四个方面重点开展工作。
(1)车用乙醇汽油及以乙醇为原料生产化学品。
在国务院及有关部委的推动下,以拓宽粮食转化渠道为目标的燃料乙醇生产及车用乙醇汽油的试点与推广工作已取得明显进展。
吉林、河南、安徽建设的4套年产300kt/a燃料乙醇装置2005年将全部建成投产,河南、吉林、安徽、黑龙江已在全省封闭运行销售乙醇汽油。
应进一步做好车用乙醇汽油的推广工作,同时,要开展以玉米、甘蔗和木薯为原料的高产乙醇工艺研究,重点选育高产乙醇的菌种,提高菌种发酵产乙醇的温度耐受性,高浓度乙醇的耐受性,开发连续发酵技术,改进乙醇脱水技术,降低乙醇生产的能耗,降低成本;努力提高副产物的利用价值,千方百计降低燃料乙醇的生产成本。
要围绕扩大乙醇的原料来源组织技术开发,重点是研究利用农作物的秸杆生产燃料乙醇技术。
乙醇脱水生产乙烯是传统的乙烯生产路线,但用粮食生产的乙醇,生产乙烯成本比较高。
随着生物工程技术的进步、乙醇原料来源的扩大及国际市场原油供应短缺、油价继续攀高,乙醇生产乙烯及其衍生物可能成为一种经济的选择。
应研究改进乙醇生产乙烯的技术,使原料乙醇的消耗降低到接近理论消耗值,改善经济性,使该工艺路线成为未来采用农林生物质,生产石化产品的可供选择的技术路线。
(2)。
和石油柴油比,不含硫及芳烃,作车用燃料,汽车尾气中SO2,CO,CO2,PM(颗粒物)等有害物质排放低,有优良的润滑性能,闪点高,储运安全,本身可生物降解,但倾点高,热值也稍低,一般均和石油、柴油调合使用。
生产大豆油、花生油等油厂产生的油脚,餐饮业的废油脂等都可以作为的原料。
我国还有1X1012m2左右的不宜垦为农田的土地可以种植含油树种,如在北方地区种植黄连木,西南山地种植麻疯树,以提供生物柴油的原料,应该充分利用我国发展生物柴油的资源潜力,进一步做好生产生物柴油的先进工艺技术开发、产品应用研究及推广等工作。
一是开展生产生物柴油新技术研究,包括超临界酯交换法技术;固载化酶催化酯交换法技术;催化与分离藕合降低醇/油比,减少回收醇能耗技术。
二是开发模块组装生产装置,考虑生物柴油使用的原料,包括各种废油脂、生产植物油的油脚、野生含油植物等来源比较分散的原料,集中这些原料,建设大型生物柴油工厂未必能达到规模经济的效果,应考虑开发模块组装生产装置,以适应就近加工、规模适度、效益最佳的要求。
三是采用基因工程改良大豆、油菜籽油料作物品种以及野生油料树种,提高出油率,增产生物柴油原料并降低成本。
四是借鉴美国国家可再生能源国家实验室利用现代生物技术已经开发出含油50%左右的“工程微藻”并可用于生产柴油的研究思路,开发基于基因工程的”工程”技术。
五是进行生物柴油的产品应用研究,通过研究制定生物柴油标准确定生物柴油与石油柴油的调和配方。
(3)聚乳酸。
以淀粉类谷物经水解生产葡萄糖、麦芽糖再经特殊菌发酵得到乳酸,乳酸直接聚合或乳酸脱水环化制成丙交酯,丙交酯开环聚合得到聚乳酸;丙交酯和其他单体如乙交酯(GA)、乙酸内酯(E—CL)、乙二醇(EG)等共聚得到改性聚乳酸。
聚乳酸有良好的生物相容性和可生物降解性,能被酸、碱、生物酶等降解;聚乳酸还具有优异的物化性能、力学性能及阻隔性能,被看作21世纪最具发展潜力的新型生态环保材料。
国外对聚乳酸的加工应用研究主要集中在生产生物降解塑料和纤维,而纤维的主要应用开发方向是非织造无纺布。
Gangill-Dow公司已建成世界上规模最大的能力为140kt/a的生产生物降解塑料的聚乳酸装置,也在开发聚乳酸非织造布产品,美国ECOHEM、德国BOEHRINGER、INGETHEIM也正开始聚乳酸及其纤维的批量生产,日本Kanebo公司开发了Lactron纤维和熔喷无纺布。
我国中科院成都有机所、南开大学高分子所已掌握超高相对分子质量聚乳酸的实验室技术,中国石化仪征化纤正在开发聚乳酸纤维生产技术。
针对聚乳酸的特性及应用前景,应考虑开发低成本乳酸生产技术,进一步提高聚乳酸性能的聚合技术和成套的聚乳酸工业化生产技术,生产降解塑料和纤维等的聚乳酸加工应用技术。
(4)1,3-丙二醇及1,4-丁二醇。
由葡萄糖或甘油发酵生产的1,3-丙二醇替代乙二醇和PTA缩聚可以得到聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。
PTT纤维和PET纤维相比,具有更为优异的性能,刚性优于PET纤维,柔性优于PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)纤维,回弹性优于聚酰胺纤维,伸长20%后的PTT纤维可以恢复原长,但PTT纤维手感、蓬松性及其他物理性能优于PET纤维,PTT纤维还具有较好的抗污性、染色性,在常压沸水中可用无分散性染料连续染色印花,可减少染料废水。
美国杜邦公司、英荷壳牌公司、日本旭化成公司、东丽公司、韩国SK化学、韩国合纤、晓星公司都在开发PTT纤维,并已形成一定的生产能力。
生产PTT纤维关键是单体1,3-丙二醇的生产,1,3-丙二醇可以通过化学合成法得到,但由于生产成本高,限制了PTT纤维的发展与推广。
美国杜邦公司在采用化学法生产1,3-丙二醇的同时,从1995年开始生物法生产1,3-丙二醇的技术开发,现已完成中间试验。
我国清华大学、大连理工大学、中国石化抚顺石化研究院也都在进行生物法生产1,3-丙二醇的技术开发。
清华大学与黑龙江辰能生物工程公司合作已建成生物法1,3-丙二醇中试基地;中国纺织大学、中国石化上海石化股份公司等开展了PTT聚合及纺丝工艺研究。
鉴于FIT纤维的优异性能及应用前景,应加大生物法1,3-丙二醇技术开发的力度,一是尽快形成以甘油为底物的1,3-丙二醇生产技术,使1,3-丙二醇可以利用生产生物柴油时副产的甘油;二是优选菌种改善发酵效果,提高生产强度,降低1,3-丙二醇的成本,使之和化学法1,3-丙二醇相比,具有竞争性;三是组织好PTT工业生产技术开发;四是组织好g17、纺丝技术研究及g17、纤维的加工应用研究。
1,4-丁二醇和FFA缩聚得到的聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)是近年发展速度最快的五大工程塑料之一,1,4-丁二醇通常通过化学合成法得到。
美国Argonne国家实验室等已经联合开发酶法工艺,将葡萄糖转化为丁二酸,再用适当的催化剂将其转化为1,4-丁二醇。
该工艺的特点是易于操作,成本低廉,可达世界级规模(100kt/a),已有计划和Applid Carbochemicals公司合作,将该工艺推向工业化。
开展生物法生产1,4-丁二醇技术研究也应引起我们的重视。
乙醇燃料生物系统
在北美车展揭幕的,发布了9-4能车的官方照,新车将采纳萨博的生物能动力系统。
『动力源自升生物能涡轮发动机,燃料来自于优化过的生产生物乙醇(E85乙醇)』
王秉刚:
中国天然气汽车的进展与展望
我国汽车工业进展面临的问题
21世纪,中国将成为世界汽车保有量最大的国家。
截至2006年末,世界要紧国家的汽车普及率(每千人保有量)为:
美国815,意大利682,澳大利亚674,德国604,加拿大600,法国598,日本594,英国580。
这一数据的全世界平均值为139。
在中国,2020年末全国汽车保有量达到6467万辆,各类道路机动车辆总数为亿辆。
预测到2020年,中国的汽车普及率将为150—300/千人,届时中国汽车保有总量(按15亿人口计算)为亿—亿。
这一数字将使中国成为世界汽车保有量最大的国家。
当前世界要紧国家和地域每辆汽车每一年消耗燃油的可供参考数据为:
美国吨,欧盟吨,日本吨,中国那么是吨。
估量到2020年,中国每一年每辆汽车平均燃油消耗将下降为吨。
届时中国国内的石油年产量可达到亿吨,考虑入口估算为亿吨(占总量60%),其年消耗总量为亿吨。
参考发达国家数据预测分派给汽车的石油将达到3亿吨。
而3亿吨石油仅可取得约2亿吨汽车燃油,只能供给约亿辆汽车利用。
可见以后中国汽车燃料将面临庞大的缺口,若是维持燃油机动车比例不变,2020年中国将有1至2亿辆汽车找不到燃料。
2000年国际能源机构的一项调查结果说明,美国、中国、俄罗斯和日本的二氧化碳排放量几乎占了全世界总量的一半。
调查说明,美国二氧化碳排放量居世界首位,年人均二氧化碳排放量约20吨,排放的二氧化碳占全世界总量的%。
中国年人均二氧化碳排放量为吨,排放的总量约占全世界的%,居第二。
在全世界提倡减排的当下,中国面临着减少二氧化碳排放的庞大压力。
那么哪些才是低碳燃料呢?
从下面这张表中的数据咱们能够看出各类燃料的排放数据:
各类车用燃料与相应技术的全寿命周期总能量消耗对照(KJ/km)(来源:
中国汽车研究中心研究报告)
各种车用燃料与相应技术的全寿命周期温室气体排放对比(g/km)(来源:
中国汽车研究中心研究报告)
对我国以后汽车能源技术政策的试探
在尔后相当长的时刻内,燃油汽车仍然将扮演要紧角色,也是进展其他新型汽车的基础。
因此,提升我国燃油汽车的自主研发能力与竞争力,并非断创新,将是汽车工业的首要任务。
而作为解决能源和环境问题的重要补充手腕,燃气汽车等替代燃料汽车将由科技主导型向产业主导型转变,不久的以后必将占据愈来愈重要的地位。
电驱动汽车带来了汽车动力系统的重大变革,混合动力汽车以后将作为重要的节能技术被普遍应用。
出于久远考虑,电动汽车以后会是解决汽车能源问题的最正确途径,但必需大幅度提高电池性能、降低本钱和进行基础设施的建设。
天然气汽车在我邦交通能源中将扮演重要角色
天然气是迄今为止全世界首选的汽车替代燃料,其要紧成份是甲烷CH4。
利用天然气的优势有:
WTT能量转换效率高,经济性好,CO2排放比同功率汽油机约少15%,容易达到低排放,且目前开发技术成熟,且全世界天然气资源丰硕。
目前中国能源消费中天然气仅占%,远低于世界平均水平(25%),也低于亚洲平均水平%)。
天然气作为汽车替代燃料的缺点是需要专用加气站,CNG的续驶里程较短等。
中国开展清洁汽车行动至今已有十年时刻。
1999年4月,国务院13部委联合开展“空气净化工程—清洁汽车行动”,在推动传统燃油汽车清洁化的同时,重点开展了以天然气、液化石油气为代表的燃气汽车技术开发与示范推行。
通过10年的进展,在国家科技打算和汽车产业政策的支持与引导下,我国燃气汽车整体技术水平取得了显著提升,市场推行进展顺利,燃气汽车产业初步成立。
到2020年末,全国累计有19个城市(地域)成为国家燃气汽车示范推行城市。
示范城市燃气汽车保有量达到40多万辆,建成加气站900多座。
其中单一燃料燃气汽车保有量接近8万辆,原厂车达18万辆。
四川、重庆、新疆、东北等地已组织开展燃气汽车城际间和区域化的示范。
乌鲁木齐、贵阳、湛江、海南等地液化天然气(LNG)汽车的示范应用也已取得时期功效。
十年清洁汽车行动的节能减排成效是显著的,仅示范城市每一年的燃油替代量就已超过300万吨。
不到汽车总保有量1%的燃气汽车,实现了超过3%的燃油替代成效,每一年节约燃料费近百亿元。
在这些示范城市里,大气环境质量均取得不同程度的改善,显著的减少了二氧化碳的排放。
清洁汽车及替代能源正慢慢带动一个新兴产业的进展和壮大。
截止目前,全国累计有近400个燃气汽车车型(包括底盘)进入国家机动车新产品公告,燃气汽车生产企业的数量也超过了60家,整车年产量超过6万辆,产品覆盖客车、轿车、货车、市政专用车等。
另外,有20多家企业生产出了近百款燃气发动机,功率覆盖范围从60KW到300KW不等。
这些企业也已经自主开发生产减压器、电控单元ECU、燃气喷嘴等燃气汽车的专用装置。
CNG、LNG和LPG气瓶的生产能力超过80万只/年。
加气站设备也已经全数实现国产化,国产设备的市场份额占到90%以上。
据初步统计,全国示范推行城市燃气汽车行业年产值已超过150亿元,从事燃气汽车生产、维修、燃气供给的企业有800多家,从业人数也已超过20万人,一个依托于清洁汽车及汽车替代燃料的绿色行业正在不断地成长,它的明天必然会更美好。
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