一、前言
人類生存環(huán)境的嚴(yán)重污染，已嚴(yán)重威脅到人類的生存，為此改變環(huán)境污染已成為當(dāng)前各國政府及人民共同奮斗的目標(biāo)。工業(yè)革命以來，為了解決生活的快節(jié)奏需求，德國人發(fā)明了汽車，目前全世界已擁有了10億輛以上的各種類型的汽車，汽車的大量、頻繁使用，既要消耗大量不可再生的石化資源，又會給人帶來不可避免的大氣污染。為了解決石油資源的大量消耗和應(yīng)用燃油汽車帶來的大氣污染等問題，新型能源汽車脫穎而出。
二、新型能源汽車的種類
目前已研究成功的有利用電能的電動汽車，利用太陽能作為動力的太陽能汽車，還有其他燃料做動力的天然氣、液化石油氣、生物基燃料（甲醇、乙醇汽油及乳化柴油）、氫氣汽車等，以及兩種能源形式共用的混合動力汽車。目前這些汽車，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)展的快慢也各有不同。
1、天然氣汽車
作為一種清潔能源汽車，它與燃用汽油相比時，天然氣的辛烷值為130（研究法），其壓縮比可以比汽油車提高2-4個單位，壓縮比高，熱效率高，就比較省油。除此之外，天然氣和空氣混合要比汽油好，很容易做到混合均勻，也可以達(dá)到提高燃燒效率的目的。相比之下，燃天然氣會比燃汽油更為節(jié)省一些燃料的消耗。
其次從自燃溫度來看，天然氣為650-680℃，汽油為220-410℃，柴油為200-300℃，天然氣難于燃燒。
從著火極限來看，天然氣為5-15%，汽油為1.3-7.6%，天然氣比空氣輕，要達(dá)到天然氣的點(diǎn)燃溫度要比汽油難得多。就此而言，天然氣與汽油來比其安全性要比汽油作為動力的汽車好的多。
但天然氣汽車也有一些需要改進(jìn)的缺點(diǎn)。其一，是目前的天然氣汽車的的動力性能較差，行駛里程較短。其二，是制造天然氣的儲氣瓶要比制造汽車的油箱復(fù)雜嚴(yán)格的得多（特別是防爆性，抗壓，密封性要求較高），成本也高。盡管如此，由于天然氣比汽油價格低，比較環(huán)保（低排放量）和安全可靠等原因，這種汽車已在40多個國家得到了應(yīng)用，在我國目前已有油-氣兩用車在一些大城市中應(yīng)用。
2、液化石油氣汽車（也叫LPG型汽車）
這是一種用液化石油氣與空氣混合后，形成一種質(zhì)量優(yōu)于汽油與空氣混合后的混合氣，其燃燒效率明顯高于汽油。并且這種液化石油氣的汽車的尾氣排放也比汽油機(jī)動汽車的尾氣排放要好（較環(huán)保）所以也有一定的應(yīng)用。
3、生物基燃料汽車（簡稱M燃料--甲醇燃料、E燃料--乙醇燃料及乳化柴油等）
它是在汽油中加入一定的甲醇或乙醇所配成的混合燃料，即M燃料或E燃料。
甲醇和乙醇的來源很廣，甲醇可由煤、天然氣、可再生資源、分類垃圾中制取。乙醇可從含糖、淀粉及農(nóng)作物中提取，也可從甘蔗渣、玉米、草桿等植物中提取。
甲醇、乙醇均屬有機(jī)化合物，無色透明，是易揮發(fā)的液體，與汽車相比，其熱值低，汽化潛熱高、抗爆性性好，具有含氧量高特點(diǎn)，它可用于高壓縮比的汽車。
甲、乙醇燃料具有以下特點(diǎn)：
（1）辛烷值高
（2）汽化潛熱高
（3）熱值低
（4）有一定的腐蝕性
（5）易分層
所以性能好的醇性燃料，必須解決醇、油之間的分層問題，如何保證醇性燃料的均相問題，是醇燃料能否正常應(yīng)用的首要問題。其次是如何適當(dāng)?shù)靥岣邿嶂岛蜏p少醇燃料所帶來地對設(shè)備可能造成的腐蝕，可采用適當(dāng)?shù)姆栏胧┮员ＷC醇燃料在燃油機(jī)中的正常使用。
4、氫氣汽車，用氫氣作為汽車動力來源的汽車。
氫氣汽車的分類可分為以下兩種：
（1）按儲存的壓力和形態(tài)，可分為壓縮氫氣汽車，混合氫氣汽車，吸附氫氣汽車。
（2）按混合氣的形式，可分為空氣予混合氫氣汽車和缸內(nèi)直噴式氫氣汽車。
氫氣作為燃料的特點(diǎn)：
（1）沸點(diǎn)很低，為-253℃，常溫下為氣體，可作為高能燃料。
（2）極易點(diǎn)燃，氫氣的最小點(diǎn)火能量僅為汽油的1/3（氫氣的點(diǎn)火能量最小可以低到0.020mj）。因此氫氣內(nèi)燃機(jī)在工作時，不會熄火，并具有良好的啟動性。
（3）自燃溫度較高（比天然氣和汽油都高），有利于提高內(nèi)燃機(jī)的壓縮比，大大提高了氫燃料的熱效率并適用于火花塞點(diǎn)火。
（4）可燃混合氣濃度范圍很大，有利于氫氣在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)實(shí)行稀薄燃燒，提高了內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。同時，可降低最高的燃燒溫度，較大幅度降低了VOC排放量。氫氣內(nèi)燃機(jī)在工作時除了有水排放，不會產(chǎn)生CO和HC化合物，在稀薄燃燒時僅有少量的NOx排放，所以利用氫氣做燃料與汽油相比更環(huán)保。
（5）燃燒速度快，其火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?.91m/s，是汽油的7.72倍，抗爆性、熱效率都比一般汽油要好。
（6）在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)很大，是汽油的12倍，氫氣比汽油更容易與空氣混合，形成均勻的混合氣。但高的擴(kuò)散系數(shù)對氫氣的儲存和防止泄漏不利，另外氫氣還對一些金屬會造成氫脆，所以對氫氣的儲存和防止泄漏是在氫氣內(nèi)燃機(jī)車輛必須解決的一個難題。
（7）密度很低，在常溫常壓下其密度僅為天然氣的1/8，所以對行駛汽車用的儲氫罐就要比一般燃料大得多。
氫氣的儲存大概有以下幾個不同的形式：
（1）低溫吸附法（是物理液態(tài)儲氫法），但成本較高。
（2）金屬氫化物分解。（可采用低于吸入壓力或高于吸入溫度的情況下，使金屬氫化物去釋放氫氣，通過供氣裝置給發(fā)動機(jī)）
（3）寶馬采用儲氫箱。
（4）納米碳纖維儲氫技術(shù)。
（5）德國的氫氣轉(zhuǎn)換技術(shù)。
5、電動汽車（根據(jù)專家分析，這將是未來汽車主要的發(fā)展方向之一）
電動車的幾種不同類型：
（1）純電動汽車，它是完全依靠蓄電池提供電能，通過電動機(jī)和驅(qū)動系統(tǒng)使汽車行駛。
（2）混合動力電動車（PHEV），目前以油-電型為主，在這種汽車?yán)锛扔邪l(fā)動機(jī)（靠燃油提供能量給發(fā)動機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng)，促使汽車行駛）又有電動機(jī)（依靠蓄電池為其提供能量，通過電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)使汽車行駛），通過發(fā)動機(jī)或電動機(jī)的運(yùn)行使汽車行駛的汽車叫混合動力汽車。
（3）燃料電池型電動汽車，即采用燃料電池作為電源的一種汽車。
電動汽車的特征：
（1）結(jié)構(gòu)簡單、使用方便。
（2）可以實(shí)現(xiàn)零排放——沒有可揮發(fā)性有機(jī)物的排放，因?yàn)樗孕铍姵?，燃料電池為其提供能源，不使用汽油及柴油，所以可以?shí)現(xiàn)零VOC。
（3）電動汽車的電力來源可以多樣化，他可使用蓄電池，也可以使用可再生能源，將其有效的轉(zhuǎn)化為電能。
（4）噪音小
電動汽車發(fā)展中必要解決的有關(guān)問題
蓄電池的好壞，蓄電池的容量大小，行駛里程的長短，使用的壽命的年限，充電是否方便，充電速度的快慢，啟動性能（特別是低溫下啟動性能）的好壞，決定了他使用環(huán)境，蓄電池的可靠性的優(yōu)劣（蓄電池在使用過程中是否會發(fā)生故障，故障發(fā)生的頻率次數(shù)，解決故障的辦法等）蓄電池的安全性（使用的安全以及生產(chǎn)，報(bào)廢后的安全以及是否會造成污染）以及蓄電池的價格高低，都極大的影響著電動汽車的開發(fā)及應(yīng)用。
目前蓄電池的品種大概有以下幾種：
（1）鉛酸蓄電池Pb/pbo2電池，如天能集團(tuán)生產(chǎn)的鉛硅膠電池（目前有6V.12V.16v.18v.四種，額定容量有5Ah,10Ah,20Ah,30Ah,42Ah,多種），此外還有超威等廠家生產(chǎn)的電動車用電池。
（2）金屬氫化物及鎳電池分別是MH/NioOHCd/NioOHZn/NiooH多種，據(jù)報(bào)導(dǎo)容量60Ah的鋅鎳電池，比能量為58-78Wh/kg(133-177wh/l)這種電池具有優(yōu)異的低溫放電性，一次充電后可行駛240千米以上。行駛16000千米，估計(jì)價格為150-200美元千米每小時，價格還是較高的。
（3）鋰電池，索尼單體圓柱鋰電池，直徑為67mm長度為410mm，重約3.3kg,電池容量為100A.H比能量為110wh/kg(250wh/h)循環(huán)壽命＞1200次，自放電率＜10%/月。
8個單體鋰電池為一組，重量為29kg,體積為440×290×150mm電池容量100A.h,比能量為100w.h/kg(160wh/h)循環(huán)壽命大于1200次。12個單體鋰電池為一組，重385kg，總能量35kw.h，電壓345V，比功率為300W/kg。
（4）其他電池，如鈉/硫電池等。
（5）燃料電池電動（FCEV型），它是一種把燃料氧化的化學(xué)能,直接轉(zhuǎn)換為電能的一種電動汽車（它可采用石油、有機(jī)化合物、可再生燃料，將其轉(zhuǎn)化為氫，以氫作燃料的燃料電池），由于它有較多的優(yōu)異功能，所以被人們看作是未來最有發(fā)展前途的電動汽車。（詳情有專門的論文介紹）
電動機(jī)：
（1）異步電動機(jī)，比直流電動機(jī)的價格要高，但它的功率較大，體積小，質(zhì)量輕，維修方便，調(diào)速的范圍較寬。此種電動機(jī)多應(yīng)用于大型客車和貨車。
（2）永磁式無刷直流電動機(jī)，主要用在小型家用轎車上。其優(yōu)點(diǎn)在同樣的輸出功率下，體積小，重量輕，功率密度高。其二是電極發(fā)熱主要集中在定子上，易采用散熱設(shè)施散熱，可靠性高，轉(zhuǎn)子電磁時間常數(shù)小，動態(tài)性能好。缺點(diǎn)是，它需用稀土永磁材料，制造工藝復(fù)雜，成本高，價格昂貴。在過載情況下，容易導(dǎo)致永磁材料磁性衰減，所以在應(yīng)用時要嚴(yán)防過載，要嚴(yán)格控制電流不能超過額定電流。
（3）開關(guān)式磁阻電動機(jī)，該機(jī)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，效率高，響應(yīng)速度快，可靠性好，制造成本低。缺點(diǎn)是雙凸極工作，造成轉(zhuǎn)矩脈動，噪音較大。這類電動機(jī)常用于旅游觀光車和低成本車輛的制造。
為了解決電動汽車的快速發(fā)展問題，不少國家都在大力研發(fā)生產(chǎn)超快速的充電技術(shù)，新型的電池制造和充電樁的建設(shè)，據(jù)有關(guān)方面報(bào)導(dǎo)，以色列研發(fā)的汽車專用電池，每次充電5分鐘，可以行駛460KW，而且蓄電池的重量比同類型的鋰電池還輕。
英國研發(fā)的蓄電池，每次充電8分鐘，可以行駛1000KW的快速充電設(shè)備，總之，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，新型電動汽車的春天，將會在不久的將來會在世界各地不斷涌現(xiàn)。
三、總結(jié)
其他新型能源汽車，如太陽能型汽車，生物電池型，納米燃料電池型汽車，都在研發(fā)當(dāng)中。除此之外，為了進(jìn)一步地使汽車應(yīng)用更加方便快捷，智能化技術(shù)也在未來汽車制造和應(yīng)用上大顯身手，如智能速度控制技術(shù)，無人駕駛汽車等等都已經(jīng)在新型汽車的生產(chǎn)制造中得到了應(yīng)用。
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