煤基醇醚燃料的應用和車用動力

    液體車用燃料的短缺將是我國現代化發展的瓶頸，尤其是我國汽車工業和汽車保有量近年來迅速的增長。2005年我國生產汽車570萬輛，僅次于美國和日本，居世界第三。2005年比2004年汽車保有量增加20%。近年來車用燃料消費量增長很快，平均約為12%，2005年全國汽油消耗是4770萬噸，柴油消耗是8513萬噸。在我國石油儲量、產量不多和車用液體燃料必須安全供應的形勢下，煤基醇醚燃料的替代成為我國必然的戰略方向。

　　用于替代汽油的甲醇有很高的辛烷值，在汽油機車應用可以提高壓縮比(從9到12，甚至14)，從而提高發動機的熱效率。按熱值，汽油和甲醇是2：1，但由于效率提高，甲醇替代汽油可以做到1.6：1。當然，燃用甲醇也有一系列問題，如金屬腐蝕，橡皮元件溶脹，冷起動困難，非常規排放物(甲醛等)等，但是經過多年努力，這些問題都可得到適當的解決。甲醇低比例摻燒(10%)對原發動機只需作小量的改動，而高比例(85%)或是純甲醇，則需重新設計發動機，對此，國內有關研究單位已設計并成功試運行純甲醇汽車。當然，在這方面還需進行大量的科研和開發工作，在使用中積累經驗，不斷改進。

　　用于替代柴油的二甲醚(DME)有很高的十六烷值，燃燒完全，排放滿足歐Ⅲ，經優化它可滿足歐Ⅳ標準。NOx排放比常規柴油機可降低50%以上，運行噪聲低，無黑煙排放。但二甲醚在常溫是氣態，所以車的燃油系統必需加壓，此外，二甲醚粘度只有柴油的1/30，且楊氏模量小，燃油噴射系統的零件的磨損以及噴射時間的嚴格控制都有新的問題需要解決。

　　總的來說，一種新的燃料在汽車中應用不會一帆風順，肯定會伴隨這樣或那樣的問題，但是，正因為如此，需要我們科技工作者加倍努力，從理論-實踐-再理論-再實踐中走出我們具有中國特色的道路來。醇醚燃料的應用也是我國自主創新、形成自己有特色的汽車工業的一個契機，因為在這方面國外由于其國情方面的原因，應用得不多，或是剛起步不久(如瑞典Volvo，日本三菱)，這樣，如果我們從國情出發，加強研究和實踐，就可以有跨越式的前進，走出自己的道路來。

　　非糧食乙醇肯定也是一個可行的方向，關鍵是這種能源作物不能與糧食和其它人民生計農作物爭地、爭水，且單位面積有高產出率。生物柴油從技術來看基本上是成熟的，關鍵在于含油植物的資源。各種能源作物如何大規模種植，通過基因調控和分子生物學，培植耐旱、耐堿、高產的品種，這將是農業能源專家們的重大課題。

　　說到車用燃料替代，就要提到燃料電池汽車，以及前幾年由美國帶頭炒得很熱的“氫能經濟”。氫氣只不過是一種像電一樣的載能體，是要用其它一次能源轉換得到的。一種十分迷惑人的說法是氫能可以從“水到水(From water to water)”，用電解水制氫，通過燃料電池發電，又變成水。其實電解水要耗費大量的電，1公斤氫要耗9公斤高純度水，45~50度電，而電本身又絕大部分來自化石能源。

　　關于燃料電池汽車，目前有很多關鍵技術有待突破，如氫的制備、壓縮、儲運、車載、加氫的基礎設施建設、要用價格昂貴的鉑作催化劑等等，對燃料電池汽車，積極開展基礎性研究是必需的，但離真正商業化還有很長的路，少說也得15~20年。

　　從現代汽車產業的發展趨勢來說，各種混合動力方興未艾，有強大的生命力，尤其是最近發展起來的“插電(plug-in)”汽車，在50~60公里范圍內可以通過蓄電池來驅動，而蓄電池可以十分方便的用市電充電。一般的在城市內上、下班或辦事，行駛距離不大，就可以不用液體燃料，只是在一天之內要長距離行駛時，才會起動發動機，從而使車用燃料耗量大大減少。所以，應該從多種混合模式，從汽車給用戶提供服務的方式，從充分發揮電作為載能體的角度來進行研究。

　　近來純電動車(鋰離子電池)一次充電可行駛300公里，城市公共交通用超級電容、鋅-空氣電池都有示范，以電為載能體的交通工具正在迅速發展。若在蓄電池方向有突破的話，將來在汽車動力上是否還有燃料電池的“位置”是一個大問號。把氫能燃料電池看作是汽車動力的“最高目標”是不妥的。多種技術的多元發展將會提出新的問題，有新的結論。可以設想一下，如果研制出200或以上瓦•時/公斤的高蓄能裝置，且充電方便，對汽車動力和其它可再生能源的應用將會產生革命性的影響。

　　百年技術發展的歷程證明，電是最好的載能體，多種化石能源、可再生能源，核能都可以轉化為電，而且對電能已經建立了基本覆蓋全球、也覆蓋我國國土的網絡，再去建立氫的網絡是絕對不可能，也沒有必要的。