燃料电池汽车燃料储运方案经济性分析

综合案例研究结果，结合氢气、甲醇在不同储运方式时的成本，从固定设计成本、尾气排放、燃料价格、汽车造价4个方面比较了氢气、甲醇、汽油3种燃料电池汽车的经济性。结果表明：（1）直接氢燃料电池是燃料电池汽车的首选动力；（2）天然气重整制氢是目前氢燃料电池汽车获得燃料优先考虑的方式；（3）高压氢气、液氢是当前燃料电池汽车的首选燃料。     

PEMFC制氢技术现状

本文系统地论述了目前国内外离子交换膜燃料电池（ＰＥＭＦＣ）制氢技术现状，较全面的分析了ＰＥＭＦＣ汽油重整制氢技术存在的问题，并对开发适合于ＰＥＭＦＣ汽油重整制氢工作提出了几点建议。     

中国氢燃料电池车燃料生命周期的化石能源消耗和CO2排放

氢燃料电池车(FCV)具有运行阶段高能效和零排放的优点,近年来得到快速的商业化发展.氢能生产具有多种技术路径,不同路径的能源和环境效益存在显著差异.本研究采用生命周期评价方法,运用GREET模型对不同氢燃料路径下的FCV燃料周期(WTW)的化石能源消耗和CO_2排放进行了全面评价.选取了多种制氢路径作为评价对象,建立了中国本地化的FCV燃料生命周期数据库,在此基础上分析了FCV相对传统汽油车的WTW节能减排效益,并和混合动力车和纯电动车进行比较.结果表明,使用可再生电力和生物质等绿色能源制氢供应FCV能取得显著的WTW节能减排效益,可削减约90%的化石能耗和CO_2排放.在发展相对成熟的传统能源制氢路径中,以焦炉煤气制得氢气为原料的FCV,能产生显著的节能减排效益,其化石能耗低于混合动力车,CO_2排放低于混合动力车和纯电动车.结合对资源储备和技术成熟度的考虑,我国在发展氢能及FCV过程中,近期可考虑利用焦炉煤气等工业副产物制氢,并且规划中远期的绿色制氢技术发展.     

甲醇燃料车醛酮类污染物排放特性研究

采用高效液相色谱方法(HPLC)对甲醇车的醛酮类污染物进行了定量定性研究.结果发现,瞬态时,安装三元转化器后燃烧汽油和甲醇车辆的总醛酮排放量转化效率分别为22.53%和48.95%.燃烧甲醇时,排放的主要是甲醛、乙醛和丙烯醛+丙酮,占总排放的97.18%,占燃烧汽油时排放的39.07%.未装三元催化器时,甲醇车的醛酮排放量高于汽油车,有三元催化器时甲醇车的醛酮排放量低于汽油车排放.稳态工况时,安装和未装三元催化器的甲醇车,在60 km/h工况下醛酮类污染物排放量最高,甲醛的平均转化效率最高,为88.50%.无论装载三元催化器与否,甲醇车的甲醛排放量均高于同工况的汽油车,在60、90和120 km/h 3个工况下,甲醇车的甲醛排放量分别比汽油车高332.94%3、74.47%和357.58%.     

燃料电池汽车氢源基础设施的生命周期评价

为了推动生命周期评价的应用和发展并为我国制定燃料电池汽车氢源基础设施的近期规划提供参考,根据现有的生产、储存和输运氢的技术,针对燃料电池汽车氢源基础设施,设计了10种可行方案,运用生命周期评价方法对这些方案的环境影响进行了全面评价,得到了每种方案的分类环境效应标准化指标,并对若干参数进行了敏感性分析.结果表明,环境性最好的燃料电池汽车氢源基础设施方案是:天然气集中制氢厂制氢,然后用管道将氢气输运到加注站,加注给以氢气为燃料的燃料电池汽车.     

氢燃料电池汽车动力系统生命周期评价及关键参数对比

发展氢燃料电池汽车被认为是解决能源安全和环境污染问题的理想解决方案之一,为量化探究氢燃料电池汽车动力系统的化石能源消耗和排放情况,运用GaBi软件建模,以新能源汽车相关技术路线为参考,构建我国氢燃料电池汽车动力系统的数据清单并对其全生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值情况进行定量评价计算和预测分析,对不同类型的双极板、不同能量控制策略和不同制氢方式对环境的影响分别进行了对比研究,并对关键数据进行了不确定分析.结果表明,预计到2030年我国每台氢燃料电池汽车动力系统生命周期的化石能源消耗量（ADP_f）、全球变暖潜值（GWP,以CO₂ eq计）和酸化潜值（AP,以SO₂ eq计）分别为1.35×10⁵ MJ、9108 kg和15.79 kg.动力系统生产制造阶段的化石能源消耗和全球变暖潜值均高于使用阶段,主要原因是燃料电池堆栈和储氢罐的制造过程.金属双极板、石墨复合双极板和石墨双极板的制造工艺中石墨复合双极板的综合环境效益最好.能量控制策略的优化会使得氢能消耗降低,当氢能消耗降低22.8%时,动力系统的生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值分别降低10.4%和8.3%.相比于甲烷蒸气重整制氢,基于混合电网电解水制氢的动力系统生命周期全球变暖潜值高出53.7%[KG-*6],而基于水电电解水制氢降低39.6%.降低动力系统生命周期化石能源消耗和全球变暖潜值的措施包括优化能量控制策略降低氢能消耗、规模化发展可再生能源发电电解水制氢产业和聚焦突破燃料电池堆栈关键技术实现性能提升.     

富含甲烷的可再生资源重整制氢的研究进展

将富含甲烷气体的可再生资源用于重整制氢不仅可以节省天然气等不可再生资源,同时可以减少CH4、CO2等温室气体的排放,因此具有节约能源和保护环境两方面的重大意义。文章分析了可再生资源的富含甲烷气体的种类及其特性,以及该种可再生资源作为重整制氢原材料的优势和可能转化途径,并综述了国内外在这一领域近几年的研究工作,最后对富含甲烷气体的可再生资源作为制氢原料的前景进行了展望。     

甲醇-汽油燃料汽车尾气排放计算模式与图象显示

对使用甲醇-汽油燃料的汽车尾气排放中甲醇和甲醛进行了场地测定.设计了模拟甲醛和甲醇在大气中扩散的高斯模型,编写了程序并计算了来自各点源和线源的排放浓度.将所得数据进行图象显示,绘出等浓度图.结果表明,应用甲醇-汽油燃料不足以造成对公路旁环境的威胁.     

钙钛矿复合氧化物在催化领域中的应用进展

从钙钛矿复合氧化物组成、性能出发,概述了钙钛矿氧化物在生物乙醇重整制氢、甲醇重整制合成气、光催化氧化降解和汽车尾气处理方面的应用研究进展,并对钙钛矿复合氧化物在应用过程中存在的问题进行了简单评述和展望。     

醇类汽油车醇醛酮、芳香烃和烯烃类排放的试验研究

在两辆试验车上分别燃用纯汽油、M15、M30燃料以及纯汽油、E10、E20燃料,进行了常温25℃Ⅰ型、低温-7℃Ⅵ型和Ⅳ型蒸发排放试验.通过FTIR、HPLC、GC-MS等多种方法联合测量了醇类汽油车的醇醛酮、芳香烃和烯烃类排放.结果表明,不论是在常温还是在低温下,随着燃料中醇类比例的增加,未燃甲醇、甲醛、乙醛排放成比例地增加,苯、甲苯、乙烯、丙烯、1,3-丁二烯和异丁烯排放略有降低.在低温环境温度下,各种非常规污染物的排放明显高于在常温环境温度下.E10、汽油、M15这3种燃料在整个蒸发排放试验过程中的HC排放量相差不大.3种燃料在昼间呼吸试验中的各种非常规污染物蒸发排放差异值较小.     

不同掺混比例甲醇汽油车的排放特性

采用《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(GB 18352.3─2005)规定的Ⅰ型试验方法,对汽油车和不同掺混比例的甲醇燃料车在原催化器和新催化器条件下的瞬态常规污染物排放特性进行了研究. 结果表明:甲醇燃料汽车CO和HC排放较汽油车低,其NO_x的排放通常高于汽油车,且随甲醇比例的提高而增加,使用针对甲醇燃料开发的新催化器后,3种常规污染物排放均明显降低;甲醇燃料汽车CO的排放多数出现在第1个195工况,HC的瞬态排放规律与CO相近,NO_x几乎在每个急加速阶段和城郊运行工况(EUDC)循环中均出现峰值.      

生命周期方法在天然气基汽车燃料评价中的运用

运用生命周期评价方法,对以天然气为原料生产压缩天然气、甲醇、二甲醚、柴油4种汽车代用燃料系统进行生命周期的能源、环境和经济评价,评价结果是：压缩天然气系统生命周期内的能耗相对少,总成本相对低,对生态环境更友好,压缩天然气是富含天然气地区一段时期内汽车代用燃料的优先选择．     

基于LCA的新能源轿车节能减排效果分析与评价

新能源汽车在行驶过程中具有节能、环保等优点,在我国目前汽车保有量激增、能耗总量和温室气体排放量不断增大,城市交通对城市空气污染贡献日益增加的情况下,应用和推广新能源汽车被视为替代传统汽车、减缓环境危害的重要工具,但其生产阶段的能耗及污染问题同样不容忽视.因此,本研究运用生命周期评价(LCA)方法,选用美国阿贡国家实验室开发的GREET模型,对混合动力轿车、纯电动轿车、氢燃料电池轿车、E10乙醇汽油轿车4类新能源轿车在车辆制造、燃料及电力生产、行驶、拆解4个阶段的能耗及主要大气污染物排放进行了分析计算,并与传统汽油轿车进行比较.结果表明,同传统汽油轿车相比,4种新能源轿车的全生命周期能耗有不同程度的降低,其中,纯电动轿车在降低能耗方面最具优势.同时,4种新能源轿车全生命周期综合环境影响均低于传统汽油轿车,其中以氢燃料电池轿车的综合环境影响最小.     

中国机动车有毒有害空气污染物排放估算

有毒有害空气污染物的环境影响是国内外研究的热点,而机动车排放是其重要源之一.通过资料调研,获得各车型年均行驶里程以及有毒有害空气污染物排放与非甲烷挥发性有机物(NMVOC)排放的质量分数,梳理各车型保有量,利用COPERT Ⅳ模型计算NMVOC排放因子,建立了2005年中国分车型、分省域的有毒有害空气污染物排放清单.结果表明:2005年中国苯,1,3-丁二烯,甲醛,乙醛和丙烯醛的机动车排放总量分别为31.65×104,7.45×104,13.26×104,5.11×104和1.65×104 t,其主要来源于摩托车、汽油小客车和重型柴油货车;广东、山东、江苏、浙江、河北和河南六省排放量较高.      

Effects of different mixing ratios on emissions from passenger cars fueled with methanol/gasoline blends

The effects of different mixing ratios of methanol/gasoline blends and new three-way catalytic converter on regulated and unregulated emissions, especially VOC and carbonyl compound emissions were investigated.     

汽车尾气中多环芳烃(PAHs)成分谱图研究

采集并测定了不同型号、油品、里程数的汽车尾气中14种多环芳烃,对分析结果归一化处理后确定其多环芳烃成分谱图.研究表明,汽车在30rmin内排放的14种PAHs总浓度为41.53～121.1μg/m³;其中苯并(a)蒽(BaA)浓度最大,占总量的33.3%;萘(Naph)、苯并(ghi) (Bghip)、茚(1,2,3-cd)芘(In)分别为16.8%、12.9%和12.1%.相同里程数的柴油车排放PAHs总量大于汽油车;除BaA和Naph,柴油车主要排放苊(Ac)、芴(Fluor)、Bghip和In,而汽油车主要排放Bghip、In、苯并(k)荧蒽(BkF).柴油车排放3环PAHs的量大于汽油车,但5～6环PAHs的排放量小于汽油车;随着汽车里程数的增加,PAHs(特别是荧蒽(Flur)、芘(Py)、苯并(a)芘(BaP)、Bghip)的排放总量增加.     

机动车尾气碳质气溶胶排放因子及其稳定碳同位素特征

机动车尾气是大气碳质气溶胶的重要人为来源,其排放因子与稳定碳同位素组成是重要的基础数据.选取多辆不同类型在用机动车,进行多种工况、冷/热条件下启动的台架试验,收集各测试阶段尾气分析其碳质组分含量与稳定碳同位素比值,并探讨其影响因素.结果表明,总碳排放因子大小为：重型柴油车>轻型柴油车>轻型汽油车,轻型天然气车虽然在低速与中速阶段排放因子极低,但高速行驶阶段可达到重型柴油车的排放水平.各型车冷启动的排放因子均高于热启动,NEDC工况的排放因子整体低于WLTC工况,应与其测试车速有关.汽油车和天然气车各测试阶段排放有机碳(OC)均远高于元素碳(EC),柴油车OC与EC排放因子相近,各类车辆OC/EC都随测试车速的提高而上升.稳定碳同位素EC重于OC,同位素比值大小关系均呈现：汽油车<天然气车<轻型柴油车<重型柴油车,现有源解析的稳定碳同位素源谱较难反映汽油车与天然气车特征.在排放治理与源解析工作中,应注意替代燃料的使用与机动车老化过程所造成的排放因子与同位素特征值的变化影响.