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，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，要達到天然氣的點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的缺點。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，它可用于高壓縮比的汽車。
甲、乙醇燃料具有以下特點：
（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：
（1）沸點很低，為-253℃，常溫下為氣體，可作為高能燃料。
（2）極易點燃，氫氣的最小點火能量僅為汽油的1/3（氫氣的點火能量最小可以低到0.020mj）。因此氫氣內(nèi)燃機在工作時，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)燃機的壓縮比，大大提高了氫燃料的熱效率并適用于火花塞點火。
（4）可燃混合氣濃度范圍很大，有利于氫氣在內(nèi)燃機內(nèi)實行稀薄燃燒，提高了內(nèi)燃機的經(jīng)濟性。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）
（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（靠燃油提供能量給發(fā)動機及驅(qū)動系統(tǒng)，促使汽車行駛）又有電動機（依靠蓄電池為其提供能量，通過電動機驅(qū)動系統(tǒng)使汽車行駛），通過發(fā)動機或電動機的運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）可以實現(xiàn)零排放——沒有可揮發(fā)性有機物的排放，因為它以蓄電池，燃料電池為其提供能源，不使用汽油及柴油，所以可以實現(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：
（1）異步電動機，比直流電動機的價格要高，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。此種電動機多應(yīng)用于大型客車和貨車。
（2）永磁式無刷直流電動機，主要用在小型家用轎車上。其優(yōu)點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，該機優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，效率高，響應(yīng)速度快，可靠性好，制造成本低。缺點是雙凸極工作，造成轉(zhuǎn)矩脈動，噪音較大。這類電動機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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