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氢能源汽车为什么要使用昂贵的燃料电池直接使用内燃机燃烧氢气不行吗
我来分享一下,首先说明一下,这个技术不是新的想法,氢内燃机技术已经研究了很多年了,但是目前的研究结果是和燃料电池相比没有优势,因此最近几年氢内燃机逐渐沉寂了。下面简单分享一下氢内燃机技术:
一、氢内燃机技术研究的历史
氢燃料的内燃机概念是非常吸引人的,因为理论上氢气H2燃烧的产物是H2O水,没有有害排放物,也完全不排放CO2,同时地球上的氢获取非常方便,通过电解水即可。因此看起来氢简直是完美的内燃机燃料。宝马和马自达都在氢内燃机技术上进行了大量的研究:
1.宝马氢内燃机研究项目
从上世纪90年代开始宝马开始了氢内燃机的研究,并把氢内燃机作为其核心的未来技术进行研发。宝马在传统7系V12汽油发动机的基础上改造了一款氢燃料发动机用来验证氢燃料内燃机的可行性,主要改造的是氢气喷射系统,火花塞等。宝马改造后称为Hydrogen7轿车,也就是氢燃料内燃机的宝马7系。
宝马V12氢内燃机
经过10多年的研究,大约在2010年左右,宝马逐渐停止了氢内燃机的开发转而开发氢燃料电池技术,宝马在2015年发布了i8氢燃料电池概念车,标志着宝马氢内燃机技术研究的结束。
宝马氢燃料电池,是不是看起来很像内燃机。
2.马自达氢转子发动机研究项目
马自达对氢内燃机的主要研究方向还是集中在马自达擅长的转子发动机上。上世纪90年代马自达发布了第一辆氢转子发动机概念车MazdaHR-X。
MazdaHR-X1991和MazdaHR-X21993
后来马自达又在2004年发布了RENESIS氢转子发动机,这是专门为氢燃料设计的转子发动机,采用了双氢喷射器,电动增压器,EGR废气再循环系统等一系列创新技术并且考虑了混合动力,可以说理念非常超前。马自达氢转子发动机的研究大约持续了20年,在2012年后马自达逐步停止了氢转子发动机的研发。
二、氢内燃机的问题
宝马和马自达经过多年的研究后最终都停止了氢内燃机技术的开发,其主要原因是在研发过程中他们发现了氢内燃机存在一些暂时无法克服的困难:
(1)氢内燃机会产生NOx氮氧化合物排放
一般人认为氢气在内燃机中燃烧的产物只有水蒸气,没有任何污染。实际情况是,氢内燃机在燃烧氢气时,会产生NOX氮氧化合物排放。主要原因是空气中的氧气和氮气在燃烧室高温高压的环境下就会产生化学反应生成NOX氮氧化合物。这和普通内燃机产生NOx的机理是一样的。而氢燃料电池技术,排放物只有水,在排放上比氢内燃机更有优势。
(2)和氢燃料电池相比效率上处于劣势
当前技术发动机最高热效率也只有40%左右,宝马氢燃料内燃机研究项目最终实现了42%的热效率。
而氢燃料电池是直接将化学能转化为电能驱动车辆。运行温度比较低,没有发动机较大的热损失,因此效率高的多,目前能够达到50%以上。从效率上完胜氢内燃机。
内燃机的热损失非常大,占到燃料热能的2/3
目前内燃机的热效率水平
当然,相对于燃料电池氢内燃机也有一些优势,比如:功率密度比较大,和氢燃料电池同等大小的内燃机可以输出高的多的功率。负载变化的响应速度更快。不过这些优势相对于前面两个劣势就不是最主要的影响因素了。
三、总结
在目前的内燃机技术条件下,和氢燃料电池技术相比,氢燃料内燃机在排放和效率上都完全没有优势,因此被搁置。不过内燃机技术也在不断创新,目前马自达已经开发出50%热效率的发动机,60%热效率的内燃机技术也已经在研究阶段了。内燃机效率提升后,说不定氢内燃机技术会卷土重来。
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汽油可以做燃料,花生油为什么不可以
汽油可以用乙醇代替,柴油可以用植物油代替.详见下文:本报讯声称能让汽车烧植物油的产品近日杀进广州市场,与广州一出租车公司展开节能环保方面的合作试验.在缺油的背景下,这一消息引起了不少关注和质疑.有专家介绍,这其实并不是什么新鲜话题,国际上已有试点,只是一般食用油并不便宜,难以推广,必须寻找别的植物作为能源来源.去年留交会曾惹轰动该产品名为FDL系列的高科技滤清器,曾在去年10月的深圳高交会上引起轰动.据报道,当时厂家在展馆内设置了棉籽油应用试驾车和甲醇与柴油混合燃料应用试驾车,现场到超市买葵花油,将葵花油和柴油混合后,车辆照样跑得很欢.据FDL滤清器广东代理李海生介绍,使用汽油的车可以用乙醇来替代汽油燃烧,而使用柴油的车则可以用菜籽油、葵花油等植物油和甲醇来替代“粮食”.对汽油车来说,由于乙醇使用小麦、玉米等粮食生产出来,是可再生能源.李海生介绍,柴油车加入甲醇比较节约,一般混合比例可达到各半,目前甲醇价格1吨为一两千元,算起来比柴油便宜很多,差不多可以节约一半的成本.不过国内油品实行专卖,要想推广甲醇混合柴油需要政策支持.但是甲醇是从焦碳和煤中提炼出的,不属于可再生资源.李海生坦言,在广东推广的并不是通过安装滤清器使用植物油代替汽油柴油等,而是因为滤清器可以节约燃油,延长发动机寿命.李海生解释,这是经济利益决定的.因为目前植物油的成本其实高过汽油柴油,如果硬要发展植物油作为替代能源,其实没有太大市场.的士公司测试尚无结果签约安装FDL的广骏集团有关负责人表示,目前,该公司并没有试验使用花生油、菜籽油等作为燃料,签订滤清器安装协议只是试验滤清器能否延长发动机寿命.据介绍,FDL滤清器广东代理称,滤神PANTOFIL系列滤清器能够达到延长发动机寿命1-3倍、节约燃油3%-5%、5万公里更换机滤、10万公里更换机油、减少有害排放10%-30%等效果.目前,广骏集团在5辆红旗出租车和5辆捷达出租车安装了“滤神”滤清器.由于滤清器安装仅1个星期,暂时没有数据出来.测试结果将在两个月后公布.据报道,上个世纪30年代,乙醇燃料汽油就在美国起步,巴西则以立法推广的形式,在全国推行使用乙醇燃料汽油.在国内,不光是吉林在做试验,河南省以粮食转化乙醇生产燃料汽油,已经推广到了郑州市.据称,东北三省2005年年底则要全部推广玉米汽油.在报道中,这项工程被报道为解决农民卖粮难的好方法.中科院广州能源所研究员王铁军介绍,有必要消除人们的一个误解是,目前居家和餐馆使用的食用植物油并非直接倒进油箱就可以使用的,哪怕有所谓的过滤设备.因为,植物油所含的甘油黏稠度比较大,必须经过一个转脂化反应,加进甲醇等,把甘油置换出来,才能适用于发动机.FDL代理商称,目前植物油的成本其实高过汽油柴油,如果硬要发展植物油作为替代能源,其实没有太大市场.专家称,常用的花生油、菜籽油等食用油的价格并不低,必须寻找别的成本更低廉的植物作为原料来源.回收潲水油给车当燃料有关专家昨日接受采访时表示,所谓的食用油做汽车燃料,应该指的是生物柴油技术.中科院广州能源所研究员王铁军表示,目前,主流的生物柴油有两种,一个是对地沟油(通常所称的潲水油)的回收利用,这种油继续食用不利健康,但可以用在汽车发动上.另一种生物柴油就是直接利用植物榨取出来的,美国、日本等发达国家都已经有了一定规模的试用.对于这种油是否能使机油的更换里程和发动机的大修周期大大延长,目前还没有确切的研究能够证明.而且,从成本角度考虑,常用的花生油、菜籽油等食用油的价格并不低.必须寻找别的成本更低廉的植物作为生物柴油的原料来源.我国已经将相关项目的研究列入“十一五”规划的科研重点,因此,在下一个五年计划中,应该会有进展.广西玉柴机器股份有限公司技术中心政策研究室研究员伍辉成表示,他们曾经向当地政府多次提出利用苜蓿提炼乙醇,解决能源替代的问题,但是一直没有引起太大注意.他把原因归结为这种替代燃料的动力性和环保性与汽油、柴油等传统燃料相比并没有太大改观.中国汽车工业学会发动机分会主任欧阳明高则认为,生物燃料应该首先在农业上大力推广,而不是汽车.因为,中国一半以上的柴油被农用机械使用.而且,植物油当地产当地用,从市场流向上看,也更合理.吉林推广“汽车烧玉米”《南方周末》2004年3月的一篇文章报道,吉林为了解决卖玉米难,想了一个更绝的前景广阔的好办法,就是让汽车烧玉米.报道称,吉林60万吨乙醇燃料生产线是国家“十五”期间的重点项目.这个厂子被当地称为“大乙醇”.其生产原理是利用玉米发酵生产乙醇,然后将乙醇添加汽油变性生成乙醇燃料.这些乙醇燃料被运到中石油设在吉林的15座乙醇燃料汽油调配中心,以10%的比例兑到普通汽油中,生成乙醇燃料汽油.乙醇燃料汽油目前在整个吉林省已经推广,所有的加油站,都不提供93号普通汽油,只提供柴油、各种标号的乙醇燃料汽油及97号普通汽油.记者来到吉林市,在“大乙醇”项目门口协调了一个小时进不了大门.公司负责宣传的部门说,这几天媒体给“大乙醇”说坏话,不敢接待.记者顺着墙根转到南门,发现排队卖玉米的车堵在门口排着长龙,几乎有两公里.玉米变成了汽油,但出租车司机并不乐意.“用清洁能源咱支持,但别看价格差不多,它油耗高.”一位开捷达的司机说,他的车加93号普通汽油油耗每百公里8.8个,烧玉米汽油得10个多,一天下来得多花20多元.一月下来就多花600多元.
为什么水不能变成氢气和氧气做燃料
水当然可以变成氢气和氧气做燃料,而且氢作为人类第一公认的最清洁燃料,燃烧的产物只有水,又可以用水来提纯,不断利用,地球什么最多,水呗,但是有些东西想简单了。
通过水电解,也就是让直流电通过水,确实可以使水转换氧气和氢气。还有一种是通过太阳能,通过制造太阳能聚光炉,可达3000摄氏度以上的高温,通过高温使部分水分解为氢和氧。
但为何不用氢气和氧气做燃料,我只能说,目前人类掌握的通过水制造氢气的方法,无一例外,都是需要吸收能量作为代价的,简单来说以一种能量转换另一种能量,这是何必呢?电解水?直接用电不行吗?直接用太阳能不行吗?所以在现有技术下根本就不靠谱,制造成本也高。
但有些地方由于需要用到氢,也是不得已而为之的,而且对氢的纯度要求也比较高,电解水分离氢也确实可以得到高纯度的氢。但产量不高。通常用作还原剂。像电子设备,保护气,冶金工业,制造多晶硅等半导体都需要用到高纯度氢。这个时候才会考虑用电解水来提纯。
而一般的工业用燃料氢或者火箭等用氢,用这种方法显然是不可取的,目前最高效的就是通过水煤气来得到。
水蒸气通过高温的燃烧煤就可以得到水煤气,水分子里有一个氧原子和两个氢原子,水一遇上火热的煤,煤的主要成分是碳(C),氧会与碳产生反应,生成一氧化碳和氢气。在通过去除一氧化碳就能得到氢气。但这种方法得到的氢气纯度不理想,但是用作工业燃料可以了。这种方法可以大量生产,而且成本也合理。
什么原因导致汽车发动机爆震换了油和燃油滤清器能彻底解决问题吗
爆震的原因很多,总得来说,和燃油的标号、雾化程度、温度、压力、气缸积碳有关!至于说更换汽油滤芯能否彻底解决爆震,这要看爆震的成因!
1、燃油标号目前,国内市场上可以买到92、95、98号汽油,汽油标号代表汽油的抗爆性,也就是辛烷值的高低可以通俗的理解为抗高温高压的能力,标号越高,抗高温高压能力越好,和燃油质量无关。一些高压缩比的发动机为了获得较好的动力,往往需要使用高标号汽油,如果汽油的抗高温高压能力不足,就有可能在气缸正常点火以前被高温高压压燃,这就有可能导致发发动机损坏,实际上轻微的爆震是允许的。
2、雾化程度如果汽油滤芯堵塞、喷油嘴堵塞,就有可能因为压力不够导致汽油雾化不良,可以理解为雾化好的燃油可以均匀燃烧,可是雾化不良的燃油会产生油滴,会导致燃烧滞后、爆燃,有可能会导致爆震。
3、温度过高当发动机气缸温度过高或者进气温度过高,会导致发动机混合气温度升高,此时会有可能导致爆震,很多车型在低温环境行驶一切正常,但是一旦到了炎热夏季、发动机高温运转时,就会有这个现象。
4、火花塞点火不好如果个别火花塞点火工况不好,导致燃烧工况不良,而个别气缸点火不良,会导致曲轴回转平顺性收到影响,一定几率下会导致爆震。
5、气缸积碳气缸产生积碳以后,会减少燃烧室的容积,实际上就会增加气缸的压缩比,使燃烧室的温度升高,压力增大,也会导致混合气提前压燃。
综上,问题里你只更换了汽油滤芯或者更换了汽油,并不一定会彻底解决爆震!还要对症下药!
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