新能源汽車的技術與發展

河北農業大學機電工程學院 孫利娜 杜小康 楊帆 李沐澤 曹世龍 梁峰偉

目前國內外汽車行業仍是以汽油、柴油等作為汽車的主要燃料，隨著國內近年來汽車行業的發展與壯大，汽車燃料需求也在急劇增長。眾所周知，汽油、柴油均是不可再生能源，我國石油領域專家也曾預測，到2020 年，我國石油需求下限就將會達到4.5 億噸，而上限更是將突破6 億噸，而全球石油總資源并不能滿足未來汽車燃料的需求。并且以汽油、柴油作為燃料的汽車產生的廢氣也是造成環境污染的主要因素。因此，就全球資源緊缺的方面考慮，為避免未來汽車燃料面臨能源枯竭問題，尋找和開發新能源燃料迫在眉睫。就環境污染問題方面考慮，我國已經從基本國策出發要建設環境友好型社會，因此綠色燃料的開發與利用也受到了社會大眾的廣泛關注。目前我國開發新能源技術也在逐步完善和提升，但也受其他因素影響，比如成本高、新能源的儲存問題等。本文主要闡述了目前我國一些較為成熟的新能源技術，并且對我國未來新能源的發展趨勢進行了分析。

1 新能源汽車的類型和特點

1.1 電動汽車

電動汽車與傳統的汽車相比，由原先的汽油、柴油改成了電力作為能源供應，發動機也將替換成電動機，目前電動汽車主要有三種類型：燃料電池電動汽車（FCEV）、混合動力電動汽車（HEV）以及純電動汽車（BEV）。而目前較為普及的電動汽車仍是純電動汽車，早期的純電動汽車常常因為一次充電的行駛距離短而受限，由于電動汽車在供電不足方面的缺陷，早期的電動汽車并沒有得到廣泛推廣。隨著之后技術的研發與突破，將發動機控制與混合動力控制單元相結合，增程式電動汽車的誕生在一定程度上解決了電動汽車在行駛里程方面遇到的問題，為未來電動汽車的演進與興起奠定了基礎。

由于電動汽車與汽油、柴油汽車相比，在一定程度上減緩了環境污染和石油資源緊缺問題，因此全球范圍內一些綜合國力較強的國家都在電動汽車的技術研發方面不斷探索。由于電動汽車在行駛的速度與距離方面取決于電池的儲存容量，因此電動汽車的普及與發展很大程度上與電池技術水平的提升有關。

1.2 氫動力汽車

氫動力汽車與傳統的汽車相比，由原先的汽油、柴油改成了氫氣作為能源供應，并且以此作為燃料，在燃燒過程中除了水蒸汽外無其他燃燒產物，不會產生任何污染環境的氣體，并且氫氣屬于可再生能源，分布廣泛，可以無限循環利用。由于氫氣的燃燒效率較高，它的熱轉換效率高于燃油35%～50%，因此隨著新能源的開發與利用，氫氣也將作為未來主要的新能源而得到大規模研發與普及，而未來氫氣動力汽車也將得到推廣與普及。就我國現狀來講，氫氣來源廣泛，并且在氫氣的制造與提取方面也有一定的涉獵，目前水電解法和生物質氣化兩種制氫技術比較成熟。

盡管氫氣資源較為廣泛，但是若將氫氣作為新能源汽車的燃料大面積地利用目前仍有難度。主要困難有以下三點：（1）氫氣提取技術要求較高，并且成本也相當高，是汽油、柴油提取成本的1.2 倍；（2）氫氣若是作為新能源汽車的主要燃料，則需要對新能源汽車內部構造進行規模化整改；（3）若將氫氣作為汽車主要燃料，則需要在沿途設立較多的加注站。

1.3 燃氣汽車

燃氣汽車與傳統的汽車相比，由原先的汽油、柴油改成了壓縮天然氣或者液化天然氣作為能源供應，由于燃氣汽車具有成本低、技術較成熟、安全系數較高、燃燒完全、排放量較低等優點，因此燃氣汽車具有良好的發展前景。但是其儲運性能較差、著火延遲期較長等弊端也是限制燃氣汽車發展的重要因素。

2 新能源汽車的發展趨勢

如今全球都在面臨著資源枯竭和環境污染的問題，因此開發綠色燃料，發展新能源汽車必將受到各國的重視。就我國而言，在電動汽車發展方面，我國的電池技術水平已經有了較大突破，為今后燃氣汽車的發展道路奠定了基礎；在氫動力汽車發展方面，雖然進行多次嘗試，但在氫氣提純方面還是存在較大障礙，因此氫動力汽車未來發展方向仍會以氫氣的純度以及安全系數為主；在燃氣汽車發展方面，我國已經出臺一些有關燃氣汽車推廣的政策，并且隨著燃氣加注站點的設立與普及，燃氣汽車將在未來新能源汽車中占有較大比重。