能源供应与交通运输发展

能源供应与发展研究报告□何小龙；张玲玲（武汉纺织大学，湖北武汉430000）【摘要】文中阐述了我国经济发展取得了举世属目的成就，但是大气污染严重影响了我们的正常生活；能源短缺严重制约了经济的可持续发展。

为了解决这些问题，开发和使用新能源刻不容缓。

氢能源具有清洁、高效、储量大的优点。

制取和应用技术日益成熟，如此发展下去，21世纪将注定是以氢能源取代以碳为主要能源的时代。

【关键词】大气污染；能源短缺；可持续发展；氢能源Energy supply and development research report□ He xiao-long, Zhang ling-ling(Wuhan Textile University, Wuhan 430000, China)【Abstract】This paper summarizes the remarkable achievements achieved by our nation’s economic development. But air pollution greatly affects our n ormal life, and energy shortage seriously restricts the sustainable development of the economy of our country. Development and application of new energies are urgently required to solve these problems. Hydropower has the advantages such as clean, high efficiency, and large reserves. As the technologies of extracting and application new energies become more mature, the twenty-first century will be destined to be the century in which the hydropower replaces the carbon-heavy energies.【key words】atmospheric pollution; energy shortage; sustainable development; hydrogen energy自1978年改革开放以来，中国经济一直保持快速发展，国内生产总值(GDP)从1978年的3645.2亿元增加到2011年的473104亿元按照可比价格比算，年平均增长率达到9.3%。

经济的繁荣刺激着交通的发展，特别是道路交通的发展。

中国机动车保有量的增加速度大大高于GDP发展速度，（2012年上半年全国机动车总保有量达2.33亿辆，其中汽车1.14亿辆，摩托车1.03亿辆。

中国成为仅次于美国的世界第二大汽车王国）因而对汽、柴油的需求增长也特别快。

1 发展新能源汽车的必要性1.1 改善环境的迫切性环境是当今世界普遍关注的重大课题，这是因为环境是人类赖以生存和发展的基础，如果人类的生存环境遭到破坏，将严重阻碍社会经济的发展和威胁人类的健康与生存。

在诸多的环境问题中，大气污染是一个十分严重的问题。

大气是人类生存不可缺少的最基本条件，但由于人类活动和自然过程引起的某些物质介入到大气中，使大气中固有的正常成分中增加了新的有害成分，一旦积累到足够的浓度，达到足够的时间，就会对人类活动、动植物以及环境造成危害。

大气污染之所以发展成一个问题，首先是由于人类对能源的无节制利用，其次是城市人口的增加。

18世纪产业革命和工业革命后，工业用的燃料更多，对大气的污染更加严重。

到了19世纪，燃煤释放的烟气已成为严重污染问题。

20世纪中叶后，工业发达国家的汽车数量急剧增加，并在城市高度集中，汽车排放的尾气已发展成为城市主要大气污染问题。

由于城市人口的集中使局部大气中的污染物浓度提高，而且难以稀释和扩散出去，从而使空气污染问题更为严重。

1.2 现有三大能源短缺性严重制约经济的可持续发展世界能源主要包括石油、天然气、煤炭。

我国是一个能源短缺的国家，但却是一个能源消耗大国。

经济的可持续发展在很大程度上依赖于能源供应。

按照当前的能源开采速度，各种一次能源可供应年限，石油8.3年；天然气24.2年；煤炭42年。

汽车工业面临的最大挑战就是能源的消耗及尾气排放对环境的污染。

目前虽有电动汽车及混合动力汽车已开发出来并陆续上市，但大部分仍在以汽油、柴油为燃料。

所以说从未来汽车工业的发展趋势来看，要想让汽车摆脱对化石燃料的依赖，研发以太阳能氢能源为动力的汽车已经势在必行了，它也必将得到市场的认可。

2新能源在汽车发展中应用2.1 新能源分类一是来自地球外部天体的能源：主要是太阳能（除直接辐射外，还能为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础）；二是地球本身蕴藏的能量：通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源，如原子核能、地热能等。

温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现；三是地球和其他天体相互作用的能量：如潮汐能等；四是氢能源。

2.2 氢能源自然界储量十分丰富在自然状态下，大气中只含有微量的氢气，因此要想利用氢气必须依靠提取。

制取氢气的资源很多，如煤、石油、天然气、水等，都可用来制取氢气。

尤其是水，在地球上的储量极其丰富，更重要的是其可再生和重复利用。

所以氢气不像煤、石油、天然气等有较大的自然储量，但作为长期来源的资源是非常丰富的。

这为氢气的广泛研究和使用提供了保障。

氢的制取方法有水分解制氢；生物制氢(1细菌制取氢气如红螺菌，2用绿藻生产氢气3酶制取氢气)。

生物制氢思路1966年提出，1990年后受到空前重视。

从1990年开始，德、日、美等一些发达国家成立了专门机构，制订了生物制氢的发展计划，通过对省去制氢技术的基础性和应用性研究，在21世纪中叶实现工业化生产。

2.3 氢能源作为主要内燃机燃料传统的小轿车，功率一般在几十千瓦左右，而太阳辐射功率至多1kW/㎡，目前的光电转换效率小于30%。

因此全部用太阳能驱动传统的轿车，需要几十平方米的接收面积，显然难以达到。

但在传统汽车上可以用太阳能作为辅助动力，以减少常规燃料的消耗，而且现代汽车的电器化程度曰益提高，各辅助设备的耗电量也因此急剧增加。

所以未来汽车必以电能、氢燃料为主驱动力，太阳能为汽车辅助设备的能源，其中电能来自太阳能、风能、水能、生物能、矿物能源、地热能、潮汐能及原子核能。

这就构成了太阳能和其他能源混合驱动汽车。

氢气可谓是最清洁最理想的能源，新能源太阳能氢能系统是全世界各国的研究方向。

2．4 氢燃料汽车的应用发展人类一直在寻找替代汽油的清洁能源，氢被众多汽车厂家及行业专家认为是最具可行的替代能源之一。

氢能汽车是以氢为主要能量的汽车。

氢能汽车分两类：1氢燃料汽车；2氢燃料电池汽车氢燃料汽车不污染环境，是一种友好的绿色交通工具。

缺点是燃烧效率低，大约只有38%，且由于氢燃料热值高、火焰传播速度快和着火范围宽等，氢燃料发动机容易发生早燃、回火、敲缸、负荷高以及氮氧化合物排放偏高等情况。

氢燃料电池汽车是利用氢燃料电池发出的动力系统驱动电动机，带动汽车行驶，所以它是一种电动汽车。

氢燃料电池汽车分三类：1全氢燃料电池，即汽车的动力全部来源于氢燃料电池；2氢燃料电池盒其他电池（如太阳能电池板）的混合系统即太阳能氢能系统；3氢燃料电池与内燃机组成混合动力。

氢燃料汽车无污染、效率高、噪声低，且随着燃料电池制造技术的提高和成本低的降低，将会是未来的主要交通工具。

早在1984年宝马公司就着手开发以氢为燃料的氢内燃机，经过20多年努力，世界第一辆氢/汽油双燃料汽车BMW745i Turbo诞生了，它奠定了这一新技术应用的基础。

1999年第一家公共液氢加气站在慕尼黑开始运营。

2004年BMW实验车型H2R赛车在位于法国密拉玛的BMW高速试车场创造了9项氢气内燃机车记录。

最高时速达300km/h以上，破百时间被严格控制在了6s以内，并获得FIA确认。

2006年，宝马推出世界第一款氢动力豪华轿车——BMW氢能7系，最小转弯直径12.6m,综合油耗为汽油13.9L/100km;综合氢耗，液氢3.6kg/100km;排放达标为EU4;汽油模式续驶里程为500km;液氢模式续驶里程200km;总续驶能力为700km;0~100km/h加速时间为9.5s;最高车速为230km/h。

福特汽车公司成为世界首个正式生产氢燃料发动机的汽车制造商。

福特E-450型氢燃料巴士的动力装置于2005年在北美国际汽车展览会上首次亮相。

在使氢成为切实可行的发动机燃料的征程中，氢内燃机技术迈出了重要的一步。

日本的马自达公司早在2003年便在东京车展上展出了名为RX-8 Hydrogen RE的燃烧后完全无污染的氢气燃料汽车。

马自达RX-8 Hydrogen RE是全球第一辆同时搭载氢燃料与转子发动机科技的先进环保车，配置高压氢燃料和汽油油箱，可同时使用汽油与氢气，为车辆提供动力来源。

2006年，由江苏镇江江奎科技有限公司、清华大学、奇瑞汽车三方自主研发的“示范性氢燃料轿车研制项目”通过国家级专家组评审，中国第一辆具有完全自主知识产权的以氢燃料为动力的轿车研制成功，标志着中国氢动力技术已达国际同步领先水平。

2007年6月18日，我国自主研制的第一台高效低排放氢内燃机在重庆长安汽车集团城地实现点火。

高效低排放氢内燃机是国家“863”计划唯一立项的氢燃料重点项目，它的成功点火标志着我国氢内燃机研究技术获得突破性进展，为氢内燃机的产业奠定基础。

3 结语在全球环境日趋恶劣的今天，我们迫切需要改善环境，大气污染严重影响我们的健康与生存，资源短缺与日益增加的能源需求严重制约着国民经济的可持续发展，我们必须加快新能源的开发利用，尤其是太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能、原子核能及氢能等。

氢能由于具有清洁、高效、可再生等优点被誉为21世纪立项能源，但许多关键技术尚未成熟，而且生产成本非常高，短期内很难实现产业化。

随着氢制取技术和使用技术的不断进步，人们越来越乐观的认识到氢离人们的生活越来越近了，可以预见，未来世界将从以碳为基础的能源经济形态转变为以氢为基础的能源经济形态。

氢能作为汽车燃料是人们的最终目标。

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