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甲醇能夠成為汽車(chē)首要替代燃料嗎?


發(fā)布時(shí)間:

2019-08-12

  隨著(zhù)未來(lái)運輸的方法發(fā)展以及汽車(chē)生產(chǎn)商不斷宣布新的理念以及新的汽車(chē),電動(dòng)汽車(chē)正在穩步前進(jìn)。然而,關(guān)于投資規模的疑問(wèn)仍然存在,要使電動(dòng)汽車(chē)成為主流的話(huà),電池價(jià)格要降低,需要處理一般人對電動(dòng)汽車(chē)的恐懼,還要引入全新的充電設施。

  隨著(zhù)未來(lái)運輸的方法發(fā)展以及汽車(chē)生產(chǎn)商不斷宣布新的理念以及新的汽車(chē),電動(dòng)汽車(chē)正在穩步前進(jìn)。然而,關(guān)于投資規模的疑問(wèn)仍然存在,要使電動(dòng)汽車(chē)成為主流的話(huà),電池價(jià)格要降低,需要處理一般人對電動(dòng)汽車(chē)的恐懼,還要引入全新的充電設施。

  因為上述原因,許多批評人士仍然希望尋找一種能替代汽油的燃料,讓我們繼續用傳統的方式驅動(dòng)我們的汽車(chē)。雖然乙醇作為替代燃料出現了(乙醇具有一定的能源密度并且易于操作),麻省理工學(xué)院等離子體科學(xué)以及聚變研究中心的Leslie Bromberg以及Sloan汽車(chē)實(shí)驗室的Wai K Cheng最近在一篇白皮書(shū)建議:甲醇是一直都被忽視的作為運輸工具的替代燃料。

  甲醇燃料能夠成功嗎?

  雖然甲醇是大規模的工業(yè)產(chǎn)品,但還沒(méi)有成為一個(gè)主要的運輸燃料。用天然氣以及煤生產(chǎn)進(jìn)行大規模生產(chǎn)甲醇已經(jīng)非常成熟,已經(jīng)有很經(jīng)濟的業(yè)績(jì)記錄,尤其是采用熱化學(xué)過(guò)程。

  甲醇有很多屬性使其用于交通非常有吸引力。例如,甲醇是液體,能輕易地與汽油、乙醇混合,用于現有的汽車(chē)技術(shù)僅需很小的額外成本。

  甲醇作為高辛烷值燃料,該燃料具有的燃燒特性是針對甲醇燃料允許發(fā)動(dòng)機作特別設計以提供與領(lǐng)先柴油發(fā)動(dòng)機相同的效率,同時(shí)與環(huán)境性能相匹配。甲醇還相對安全,能夠快速被生物降解,其毒性可與汽油相當。

  綜上,甲醇是較汽油更為綠色的選擇,尤其是用生物質(zhì)生產(chǎn)的甲醇。同時(shí),用天然氣生產(chǎn)甲醇,產(chǎn)生的CO2不會(huì )比傳統汽油更多,在甲醇生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體減排任務(wù)很容易達到。Bromberg 和 Cheng在文中寫(xiě)道,甲醇可以由天然氣以非常簡(jiǎn)單的方式生產(chǎn),這樣大規模的產(chǎn)量、加注設施以及汽車(chē)都可以開(kāi)發(fā)出來(lái),該系統可以轉換為可再生甲醇。

  甲醇怎樣用于現代汽車(chē)

  研究表明汽車(chē)燃燒85%的甲醇混合燃料,和汽油相同,實(shí)際上有的性能與單獨燃燒汽油相當甚至超過(guò)汽油。

  然而在這篇報道里,Bromberg 和 Cheng建議要優(yōu)化甲醇燃燒工藝還需要做更多工作,這是他們所說(shuō)的“出色”。

  有一種可能是采用直接注入酒精發(fā)動(dòng)(DIAB)的雙罐系統,因為直接注入甲醇,發(fā)動(dòng)機容易爆震。這允許使用一個(gè)非常高的比力矩輸出同時(shí)保持較低水平的排放量。這也使火花點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機在高壓縮比下工作成為可能,產(chǎn)生的扭力輸出與高度渦輪增壓的清潔柴油發(fā)動(dòng)機相當。

  相類(lèi)似的,在專(zhuān)門(mén)的酒精發(fā)動(dòng)機中,甲醇可以提供與柴油相當或者高于柴油的應用?;旌媳群芨?,尤其在85%的甲醇,采用冷卻廢氣在循環(huán)裝置降低N2O排放,并減少吸入節流。

  甲醇作為替代燃料的特點(diǎn)是直接注射火花點(diǎn)燃重型發(fā)動(dòng)機。一個(gè)小型的、4升大功率火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機由甲醇以及混合醇驅動(dòng)可以有效地取代甚至高達11升的柴油。

  我們的結論:甲醇值得更多研究

  Bromberg 和 Cheng的研究報告并非第一次將甲醇列為潛在的運輸燃料。經(jīng)過(guò)調查,甲醇最早作為正式替代燃料始于隨著(zhù)加利福利亞州石油危機后幾個(gè)項目的確立。從這點(diǎn)上,在汽油價(jià)格下降的時(shí)期里甲醇被引入,那時(shí)還沒(méi)有真正的經(jīng)濟動(dòng)機繼續這些項目。就推廣和政府刺激計劃而言,甲醇也落后于以農作物為原料的乙醇。

  但是現在經(jīng)濟和環(huán)境狀況意味著(zhù)找到替代燃料方法的壓力更為迫切。在這方面,甲醇有潛力大幅降低能源依賴(lài)并降低運輸部門(mén)的環(huán)境影響。

  然而,阻礙甲醇大規模使用的障礙依然存在。例如,在美國沒(méi)有足夠的生物質(zhì)來(lái)生產(chǎn)可再生甲醇用以替代運輸燃料。相反,甲醇直接用于燃料電池意味著(zhù)如果在未來(lái)20年里這項技術(shù)能夠商業(yè)化,甲醇將發(fā)揮更重要的作用。

  現在,需要做更多的調查來(lái)看看在現在的條件下甲醇可以怎樣來(lái)使用。相比其他選擇這并非是一個(gè)解決方案,但是這個(gè)方案具有吸引力,可能是一個(gè)組合替代燃料的重要組成部分,該組合燃料可以最大限度地解決運輸燃料的排放問(wèn)題。

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