气体燃料汽车的特点
一、各种气体燃料在汽车上的应用分析
目前所说的气体燃料按化学成分主要有H2、CH4~C4H10、和CO。按来源形式分氢气、天然气、液化石油气、煤气和沼气等。汽车用燃料应具备以下主要条件:①燃料的资源要极大丰富;②燃料的经济性要好;③燃料的携带要方便;④燃料燃烧后排气污染要小;⑤燃料的安全性。
表3-3是对上述气体燃料进行的对比分析结果。其具体分析如下:
(1) 资源从长远观点看,天然气、液化石油气、煤气都是可耗尽能源,氢气是由水制取并能实现能源形式的及时转化,因此可以说是取之不尽,用之不绝的;沼气则是由各种有机物中制取出来的,只要人类生存下去,其来源就不会断绝。
(2) 经济性 这里的经济性包含两层含义,一是燃料本身的价格或生产成本,二是将其应用于汽车时所需设备的附加成本。从生产成本上看,天然气最经济,液化石油气次之,沼气的制取需要大型设备,如果只从沼气生产角度看,其造价太高,但从城市和工业废物综合治理上看,这些投资才有价值。氢气需利用电能制取,它实际上成为一种能量载体,它在燃烧时所释放的能量要由更多的电能转化而来。因此,氢气只是将来其它能源形式消耗殆尽时的主要燃料。从燃料的应用性看,由于液化石油气在低压常温下就可液化,其运输、存储、携带方便,因而经济性最好。其它气体由于液化极困难,因此这方面的附加成本较高。
(3) 携带性 由于汽车是移动式工作的,其燃料是否方便携带是很重要的。除液化石油气可以液态携带较为方便外,天然气、沼气、煤气、氢气都很难液化,如以压缩气态存储,依据它们的标态体积热值可知在同样压力,同样容积下所能带的能量数额。
(4) 排污 从汽车尾气排放来看,氢气燃烧后生成水,是最清洁的燃料。天然气等由于是气态进入汽车发动机缸内,混合好,因此燃烧较完全。
(5) 安全性 燃烧的安全性有几方面合计,一是本身有无毒性,二是是否易形成可燃混合
气,三是可燃混合气界限大小。煤气主要成分CO,是有毒气体,同时与液化石油气一样密度比空气大、易沉积,不易逸走,因此一旦泄漏会在小范围内迅速形成可燃混合气,因而其安全性较差。天然气,沼气、氢气均为无毒气体,密度较空气轻,只要不是封闭空间,泄漏的气体一出即散,很难形成可燃混合气。从可燃混合气界限来看,氢气较大,因此天然气(甲烷)是最安全的气体燃料。
从上述分析可以看出,氢气从资源和排气污染上看,是最理想的,但由于其制取造价较高,储、运、带上技术水平要求高,因此在目前尚无法广泛应用于汽车,但在不远的将来,氢气会愈来愈发挥其重要作用。煤气主要由煤炭和木柴制取,从目前资源来看,煤气仅城市居民使用尚有不够,因而无法做为保有量庞大的汽车燃料。沼气从成分上看与天然气相近,尤其是在进行“洗气〞之后,两者几乎相同。但不同的是,沼气的生产成本高,经济性差。近年来,随着城市化规模的不断扩展,城市垃圾、污水的处理成为共同的难题,目前国外最先进的垃圾处理技术就是采纳厌氧降解方法,综合利用,变废为宝,这样制取沼气的费用才可能让人接受。天然气的资源、经济性、排污、安全性等诸方面占有极大优势,因此目前是汽车的首选新燃料。液化石油气无论在资源上不如天然气丰富,安全性差,但由于它易于携带,与传统的液体燃料汽车更相近,因而得到了率先发展。
到目前为止,气体燃料应用于内燃机汽车上,主要是天然气和液化石油气,因此本书以后章、节主要介绍这两种燃料在汽车上的应用状况。
二、天然气、液化石油气汽车的优缺点天然气汽车有哪些
(1) 可以替代十分短缺的汽、柴油,充分利用天然气资源 随着我国国民经济的飞速发展,汽车保有量急剧增长,1995年底我国拥有11OO万台汽车,年递增率12%,到2000年将达到1500万辆;同时,我国的石油产量增长极少,产储量难有大的突破,1995年生产了1亿7千万吨,净进口3千万吨。在此同时,我国天然气的产、储量发展较快(详见第二章),因此,大力发展天然气、液化石油气汽车是一条可行,也是必定之路。
(2) 减少对大气的污染 汽车排出的废气是当今对大气环境,尤其是大城市里的空气污染的一种移动式污染源,在西方国塞占城市空气污染源总量的60%~70%,随着汽车数量的增加,这种污染危害已受到整个世界的重视。先进国家均对汽车废气排放指标作了规定,汽车尾气中的CO、HC、NOx及粉尘中含铅物质能够阻碍人体内氧气和血红蛋白的结合,
能致癌,对眼睛、咽喉有刺激,在空气中形成酸雾。66~85号含铅汽油内四乙基铅含量达千分之一左右。假设有机动车9万辆的城市,年耗汽油25万吨左右,即有250kg四乙基铅被汽车排放到大气中漂浮,将严重危害人民的身体健康。
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