第一篇：新能源材料論文

新能源材料的研究進(jìn)展及其應(yīng)用

摘 要: 新能源材料是指支撐新能源發(fā)展的、具有能量儲存和轉(zhuǎn)換功能的功能材料或結(jié)構(gòu)功能一體化材料。新能源是降低碳排放、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑, 新能源材料是引導(dǎo)和支撐新能源發(fā)展的重要基礎(chǔ),對新能源的發(fā)展發(fā)揮了重要作用,一些新能源材料的發(fā)明催生了新能源系統(tǒng)的誕生。在新能源系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用。主要介紹目前在新能源發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用的鋰離子電池關(guān)鍵材料、相變儲熱材料及儲氫材料等新能源材料的現(xiàn)狀應(yīng)用及存在問題。

關(guān)鍵詞:新能源;儲熱；儲氫

Progress in Research of Green Energy Materials Abstract: New energy materials refers to the functional material or structure function integration material supporting the development of new energy, with energy storage and conversion function.Utilizing green energy is one of the ways to decrease carbon em ission, optimize energy structure and realize sustainable development.New energy materials are important for guiding and supporting the development of new energy and are extensively used in the new energy systems.Current status and existing problems of some new energy materials that play important roles in the developing process of new energy, such as related materials for batteries, and hydrogen energy and fuel cells, phase change thermal storage materials and hydrogen storage materials are briefly introduced.Key words: new energy;thermal storage；hydrogen storage 引言

新能源和再生清潔能源技術(shù)是21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具有決定性影響的5個技術(shù)領(lǐng)域之一。新能源包括太陽能、生物質(zhì)能、核能、風(fēng)能、地?zé)帷⒑Ｑ竽艿纫淮文茉匆约岸文茉粗械臍淠艿取Ｐ履茉床牧鲜侵钢涡履茉窗l(fā)展的、具有能量儲存和轉(zhuǎn)換功能的功能材料或結(jié)構(gòu)功能一體化材料。[1]新能源材料對新能源的發(fā)展發(fā)揮了重要作用,一些新能源材料的發(fā)明催生了新能源系統(tǒng)的誕生,一些新能源材料的應(yīng)用提高了新能源系統(tǒng)的效率,新能源材料的使用直接影響著新能源系統(tǒng)的投資與運(yùn)行成本。本文主要介紹鋰離子電池關(guān)鍵材料、相變儲熱材料及儲氫材料等新能源材料的現(xiàn)狀及存在問題。1.鋰離子電池關(guān)鍵材料

新能源汽車用鋰離子動力電池和新能源大規(guī)模儲能用鋰離子電池也已日漸成熟,市場前景廣闊。近10年來鋰離子電池技術(shù)發(fā)展迅速,其比能量由100Wh/kg增加到180Wh/kg,比功率達(dá)到2 000W /kg,循環(huán)壽命達(dá)到1 000次以上。[2]在此基礎(chǔ)上,如何進(jìn)一步提高鋰離子電池的性價(jià)比及其安全性是目前的研究重點(diǎn),其中開發(fā)具有優(yōu)良綜合性能的正負(fù)極材料、工作溫度更高的新型隔膜和加阻燃劑的電解液是提高鋰離子電池安全性和降低成本的重要途徑。1.1 鋰離子電池正極材料應(yīng)用及相關(guān)問題

鋰離子電池的正極材料比容量目前僅130 mAh/g左右,遠(yuǎn)低于負(fù)極材料350 mAh/g的比容量,成為鋰離子電池容量的限制因素,因此改善正極材料性能是提高鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一。LiCoO2一直是鋰離子電池的主導(dǎo)正極材料。它是一種具有層狀結(jié)構(gòu)的化合物,為A-NaFeO2六方形結(jié)構(gòu), R3m空間群,其理論比容量為274 mAh/g,實(shí)際比容量為140~155 mAh/g,平均電壓317 V[3]。LiCoO2可以快速充放電,在2175~413 V范圍內(nèi),鋰離子在LixCoO2中可可逆脫嵌,材料具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)性能[4]。但LiCoO2熱穩(wěn)定性較差,同時當(dāng)充電電壓由413 V提高到414 V時,LiCoO2的晶格參數(shù)c由1144 nm急劇下降至1140 nm,導(dǎo)致其電化學(xué)性能和安全性能下降[5]。尖晶石結(jié)構(gòu)LMi n2O4正極材料具有比LiCoO2更好的安全性,而且價(jià)格低廉,特別適用于動力電池。LMi n2O4屬于立方晶系,為Fd3m空間群,其理論比容量為148 mAh/g,實(shí)際比容量一般在115~125 mAh/g之間,在313~4135 V之間充放電時可逆性好[6]。但尖晶石LMi n2O4在3 V附近過渡嵌鋰時,易發(fā)生Janh-Teller效應(yīng),由尖晶石結(jié)構(gòu)向四方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,電化學(xué)性能急劇下降。未改性的尖晶石LMi n2O4循環(huán)衰減較快, 50e以上容量衰減更快。目前通過向尖晶石LMi n2O4中引入適當(dāng)?shù)慕饘匐x子和氧,氟,碘,硫,硒等陰離子進(jìn)行摻雜,或進(jìn)行顆粒表面包覆改性,有效提高了其在高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性。目前存在的主要問題是材料的比表面積較大,震實(shí)密度偏小,加工性能較差,這些問題在一定程度上制約了該材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。1.2 鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)用及相關(guān)問題

目前鋰離子電池用負(fù)極材料以碳質(zhì)材料為主,包括中間性炭微球和改性天然石墨等,實(shí)際比容量達(dá)到350 mAh/g左右[7]。錫氧化物是最早開始研究的錫基嵌鋰材料,具有較高的首次容量(1 200 mAh/g),但在首次充放電過程中易生成氧化鋰,產(chǎn)生較大的首次不可逆容量,此外在充放電循環(huán)過程中材料的體積變化大,易造成材料的結(jié)構(gòu)破壞,導(dǎo)致材料循環(huán)性能下降[8]。為抑制材料的結(jié)構(gòu)破壞,開發(fā)了由SnO, B2O3, P2O5復(fù)合而成的非晶態(tài)復(fù)合材料,在此材料中, SnO彌散分布于惰性組分B2O3,P2O5中,這些不參與嵌脫鋰的惰性組分抑制了材料的體積變化,改善了材料的循環(huán)性能,但材料的不可逆容量仍較大[9]。為降低材料的不可逆容量,同時保持材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,材料研究者先后研發(fā)出多種由活性組分(Sn)和惰性組分(Sb, Cu, N,i Fe, Co等)形成的金屬間化合物、合金及非晶材料,其中SnCo非晶材料為成功的一例,其首次放電容量為586 mAh/g,庫侖效率為87%,在前15次循環(huán)過程中,循環(huán)保持率為95%。Li4Ti5O12是一種具有尖晶石結(jié)構(gòu)的可嵌鋰電極材料,在脫/嵌鋰離子過程中,該材料在Li4Ti5O12與Li7Ti5O12之間進(jìn)行兩相轉(zhuǎn)變,二者的晶格常數(shù)幾乎相同,體積變化小于1%,因而被稱之為/零應(yīng)變材料,與目前商業(yè)化較多的碳負(fù)極材料相比, Li4Ti5O12具有放電平穩(wěn),電壓指示明顯,首次充放電過程中不形成SEI膜,不易產(chǎn)生枝晶,與電解液相容性好以及鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大等特點(diǎn)[10]。但Li4Ti5O12仍存在著導(dǎo)電性較差,容量不高以及平臺電壓較高等問題。2.相變儲熱材料

相變材料(PCM)主要包括無機(jī)PCM、有機(jī)PCM和復(fù)合PCM三類。無機(jī)PCM包括結(jié)晶水合鹽，熔融鹽，金屬合金和其他無機(jī)物；有機(jī)類PCM包括石蠟，酸酯和其他有機(jī)物；復(fù)合PCM主要是有機(jī)和無機(jī)共融PCM的混合物。結(jié)晶水合鹽提供了從幾℃至100多℃熔點(diǎn)的近70種可供選擇的PCM。該類PCM通常是中低溫PCM的最重要的一類，優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，體積儲熱密度大，溶解熱大，導(dǎo)熱系數(shù)比有機(jī)PCM大，一般呈中性，缺點(diǎn)是過冷度大和易析出分離。解決過冷度大的方法是加微粒結(jié)構(gòu)與鹽類結(jié)晶物相類似的成核劑和攪拌，解決析出的方法是添加增稠劑，晶體結(jié)構(gòu)改變劑和攪拌。石蠟由直烷烴混合組成。常用石蠟PCM的熔點(diǎn)為一12～75．9℃，熔解熱為150kJ／kg到250kJ／kg。優(yōu)點(diǎn)是熔解熱大，一般不過冷、不析出、性能穩(wěn)定，無腐蝕性且在有機(jī)PCM中價(jià)格最低，缺點(diǎn)是導(dǎo)熱系數(shù)小和密度小。酸酯類也是常用的有機(jī)PCM，其性能特點(diǎn)與石蠟相似。[4]目前所用相變儲熱材料主要有固一液(s_L)相變儲熱材料，固一固(s_S)相變儲熱材料。固一固相變儲熱材料主要是通過晶體有序一無序結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變進(jìn)行可逆地吸、放熱。它主要有有機(jī)和無機(jī)兩大類。由于它具有不生成液態(tài)，體積變化小，無腐蝕，熱效率高和壽命長等優(yōu)點(diǎn)而受到重視，主要包括交聯(lián)高密度乙烯，層狀鈣鈦礦和多元醇，通過晶格變化放熱吸熱。多元醇之間混合可形成“合金”，得到相變溫度較寬的混合s_S PCM。但是，多元醇在S_s相變溫度以上的轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄跃w，易軟化和揮發(fā)損失，使用時要用壓力容器密封心J。而無機(jī)固一固相變儲熱材料相變溫度較高，且性能穩(wěn)定，如層狀鈣鈦礦類材料。如能將金屬固一固相變溫度降低到20℃左右，并使相變熱達(dá)到lOOkJ／kg，將會使其在空調(diào)節(jié)能中得到廣泛的應(yīng)用。固一液相變儲熱材料主要是通過固一液相變進(jìn)行可逆的吸、放熱。它主要有熔鹽結(jié)晶水合鹽，石蠟，共晶Al_si合金。其Al_Si合金為高溫相變儲熱材料，相變溫度可達(dá)到500。C以上，可用于高溫儲熱。水合鹽和石蠟可用于常溫儲熱，但是水合鹽易產(chǎn)生過冷和析晶。為改善此類材料的不定形性，其發(fā)展方向是通過包覆復(fù)合的方式來獲得復(fù)合相變儲熱材料有機(jī)一無機(jī)共融混合物是種類和應(yīng)用范圍最廣的一類PCM，其相變溫度為一140．0—6700C，可供選擇的PCM達(dá)4300種。3.儲氫材料

固態(tài)或化合物儲氫(如:金屬氫化物儲氫)較液態(tài)氫更為致密,相當(dāng)于180MPa下的高壓儲氫,且安全有效[11]。因此,固態(tài)儲氫材料是目前研究的熱點(diǎn)。3.1 金屬鎂基儲氫材料

在研究儲氫材料過程中,氫在非過渡金屬上的初始黏附作用引起了研究者的興趣。金屬M(fèi)g由于儲氫量高(716 w%t)、質(zhì)量輕、價(jià)格低以及可逆儲氫性質(zhì),成為儲氫材料研究的熱點(diǎn)[12]。Sprunger和Plummer在超高真空條件下研究了原子氫和Mg(0001)單晶的相互作用[13]。由于氫分子在超高真空條件下的黏附率低,無法利用熱脫附的方法進(jìn)行氫氣吸附量的準(zhǔn)確定量分析,Krozer和Kasemo利用Pt覆蓋層作為解離催化劑研究Mg薄膜的氫吸收,通過薄膜的質(zhì)量變化測量氫的含量[14]。Johansson等人在超高真空條件下生長了400A厚的鎂薄膜,研究了儲氫條件下氫與金屬鎂的黏附作用,提出了描述H/Mg原子比小于2%情況下純鎂薄膜氫化-脫氫動力學(xué)模型。研究結(jié)果顯示,鎂薄膜經(jīng)金屬Pt催化后,氫解離的活化能壘顯著降低。3.2 金屬氧化物儲氫材料

作為一種簡單、安全、低成本、環(huán)境友好的技術(shù),Fe3O4與Fe的可逆氧化還原是儲氫和放氫的反應(yīng)模板。氫以金屬鐵的形式儲存起來,然后與H2O反應(yīng)釋放,具體過程如方程式(1)、(2)所示: Fe3O4+4H2y3Fe+4H2O(1)3Fe+4H2OyFe3O4+4H2(2)通常的四氧化三鐵粉末由于較低的表面積,在低于400e時不能有效地與H2或H2O發(fā)生氧化還原反應(yīng)。Wang等人研究了鋼鐵公司的含鐵煙氣灰塵(記為FeOx),實(shí)驗(yàn)證明改進(jìn)的FeOx通過氧化還原反應(yīng)可以化學(xué)儲氫并能直接為PEFC提供純氫[15]。FeOx的改進(jìn)是通過浸漬法將Cr, A,l Zr, Mo,Mo-A,l Mo-T,i Mo-Zr, Mo-Ce, Mo-Rh, Mo-Ni、Mo-Cu等離子作為添加劑加入,在提高H2的產(chǎn)生速率和氧化還原循環(huán)穩(wěn)定性方面,Mo是最有效的元素,它以2FeO.MoO2合成物的形式存在。Pena等人的研究也表明第二種金屬加入形成的雙金屬氧化物(如:NiFe2O4, CuFe2O4),具有更大的反應(yīng)速率[16]。Xu等人報(bào)道了Na2O可逆地吸附氫形成NaH和NaOH(如方程式3所示),具有可逆儲氫的潛能。[17]熱重分析結(jié)果顯示儲氫量為310 w%t;熱脫附結(jié)果表明,將NaOH加到NaH中可以降低后者。

目前用于儲氫研究的無機(jī)材料有10種以上,除了以上介紹的,還有氨基硼烷、氮化硼納米管、碳化硅納米管以及金屬合金等。[18]在研究過程中,納米技術(shù)、摻雜催化技術(shù)以及氧化還原理論的應(yīng)用,使材料的儲氫研究得到了長足發(fā)展,縮短了與應(yīng)用要求的距離。結(jié)語：

開發(fā)新能源是降低碳排放、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。在新能源的發(fā)展過程中,新能源材料起到了不可替代的重要作用,引導(dǎo)和支撐了新能源的發(fā)展。核能材料是發(fā)展核能的重要基礎(chǔ)。儲能材料是發(fā)展節(jié)能的清潔交通和新型儲能器件的重要支撐。新能源材料是推動氫能燃料電池快速發(fā)展的重要保障。提高能效,降低成本,節(jié)約資源,環(huán)境友好,將成為新能源發(fā)展的永恒主題,新能源材料將在其中發(fā)揮越來越重要的作用。如何針對新能源發(fā)展的重大需求,解決相關(guān)新能源材料的材料科學(xué)基礎(chǔ)研究和重要工程技術(shù)問題,將成為材料工作者的重要研究課題。

個人認(rèn)為，對于儲氫材料,多組分材料的儲氫研究是較好的研究方向,因?yàn)楹茈y找到一種物質(zhì)既有較大的儲氫量,在低溫下又有較好的動力學(xué)性質(zhì),同時還兼具能夠反復(fù)吸氫-脫氫的循環(huán)穩(wěn)定性。因此進(jìn)一步開發(fā)多組分復(fù)合材料,同時研究該材料的熱力學(xué)性質(zhì)及其與氫氣的分子反應(yīng)動力學(xué),對拓展儲氫的理論研究和實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。參考文獻(xiàn)

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第二篇：新能源材料論文

新能源材料

氫能與質(zhì)子交換膜燃料電池

0908010127陳振南

前言

石油是不可再生的能源，其儲藏量和可開采量資源正面臨枯竭。如今人類社會高度依賴于石油工業(yè)，包括汽車在內(nèi)的各個行業(yè)的發(fā)展都離不開石油工業(yè)。地球上的石油到底還能供人類用多久？據(jù)美國石油業(yè)協(xié)會估計(jì)，地球上尚未開采的原油儲藏量已不足兩萬億桶，可供人類開采不超過95年的時間。在2050年到來之前，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將越來越多地依賴煤炭。其后在2250到2500年之間，煤炭也將消耗殆盡，礦物燃料供應(yīng)枯竭。

中國石油資源不及世界人均水平的1/6，從1993年開始，中國成為石油凈進(jìn)口國，供需矛盾日益突出。2004年中國石油消費(fèi)量達(dá)到了2.92億噸，進(jìn)口原油1.23億噸。其中，車用燃油消耗已經(jīng)達(dá)到了中國石油消費(fèi)量的1/3左右。此后石油進(jìn)口仍呈上升趨勢，進(jìn)口量約占使用量的20%左右，預(yù)計(jì)到2010年前后將達(dá)到40%，車用汽油年消耗量為6400萬噸。面對人類即將消耗完需幾百萬年才形成的石油資源所引發(fā)的即將到來的能源危機(jī)，中國及全世界必須認(rèn)識到要采取開源節(jié)流的戰(zhàn)略，即一方面節(jié)約能源，另一方面開發(fā)新能源。為解決能源短缺、環(huán)境污染等問題，開發(fā)清潔、高效的新能源和可再生能源已十分緊迫。氫能因燃燒熱值高、污染小、資源豐富成為新能源的對象，氫燃料電池作為氫能利用的有效手段。PEMFC 發(fā)電機(jī)由本體及其附屬系統(tǒng)構(gòu)成。本體結(jié)構(gòu)除上述核心單元外，還包括單體電池層疊時為防止汽、水泄漏而設(shè)置的密封件，以及壓緊各單體電池所需的緊固件等。附屬系統(tǒng)包括：燃料及氧化劑貯存及其循環(huán)單元，電池濕度、溫度調(diào)節(jié)單元，功率變換單元及系統(tǒng)控制單元。PEMFC 發(fā)電機(jī)的諸多優(yōu)越性能，使其在航空航天及超級移動設(shè)備、水下潛艇、軍事工程、通訊工程、車輛動力電源。

原理

為解決能源短缺、環(huán)境污染等問題，開發(fā)清潔、高效的新能源和可再生能源已十分緊迫。氫能因燃燒熱值高、污染小、資源豐富成為新能源的對象，氫燃料電池作為氫能利用的有效手段，已被美國《時代》周刊評為 21 世紀(jì)有重要影響的十大技術(shù)之一

燃料電池本質(zhì)是水電解的“逆”裝置，主要由3 部分組成，即陽極、陰極、電解質(zhì)，如圖 1。其陽極為氫電極，陰極為氧電極。通常，陽極和陰極上都含有一定量的催化劑，用來加速電極上發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。兩極之間是電解質(zhì)。

以質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）為例，其工作原理如下：

(1)氫氣通過管道或?qū)獍宓竭_(dá)陽極；

(2)在陽極催化劑的作用下，1 個氫分子解離為 2 個氫質(zhì)子，并釋放出 2 個電子，陽極反應(yīng)為：

H2→2H++2e。

(3)在電池的另一端，氧氣（或空氣）通過管道或?qū)獍宓竭_(dá)陰極，在陰極催化劑的作用下，氧分子和氫離子與通過外電路到達(dá)陰極的電子發(fā)生反應(yīng)生成水，陰極反應(yīng)為：1/2O2+2H++2e→H2O 總的化學(xué)反應(yīng)為：H2+1/2O2＝H2O 燃料電池種類較多，PEMFC 以其工作溫度低、啟動快、能量密度高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)特別適宜作為便攜式電源、機(jī)動車電源和中、小型發(fā)電系統(tǒng)。

PEMFC 發(fā)電機(jī)由本體及其附屬系統(tǒng)構(gòu)成。本體結(jié)構(gòu)除上述核心單元外，還包括單體電池層疊時為防止汽、水泄漏而設(shè)置的密封件，以及壓緊各單體電池所需的緊固件等。附屬系統(tǒng)包括：燃料及氧化劑貯存及其循環(huán)單元，電池濕度、溫度調(diào)節(jié)單元，功率變換單元及系統(tǒng)控制單元。圖 2 是一個典型的PEMFC 發(fā)電系統(tǒng)示意圖。

電子在外電路形成直流電。因此，只要源源不斷地向燃料電池陽極和陰極供給氫氣和氧氣，就可以向外電路的負(fù)載連續(xù)地輸出電能

應(yīng)用

PEMFC 作為移動式電源的應(yīng)用領(lǐng)域分為兩大類：一是可用作便攜式電源、小型移動電源、車載電源等。適用于軍事、通訊、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域，以滿足應(yīng)急供電和高可靠性、高穩(wěn)定性供電的需要。實(shí)際應(yīng)用是手機(jī)電池、筆記本電腦等便攜電子設(shè)備、軍用背負(fù)式通訊電源、衛(wèi)星通訊車載電源等。二是用作自行車、摩托車、汽車等交通工具的動力電源，以滿足環(huán)保對車輛排放的要求。從目前發(fā)展情況看，PEMFC 是技術(shù)最成熟的電動車動力電源。國際上，PEMFC 研究開發(fā)領(lǐng)域的權(quán)威機(jī)構(gòu)是加拿大 Ballard 能源系統(tǒng)公司。美國 H-Power 公司于 1996 年研制出世界上第一輛以 PEMFC 發(fā)電機(jī)為動力源的大巴士。近年來，我國對燃料電池電動車的研發(fā)也極為重視，被列入國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃。上海神力公司、富原燃料電池有限公司、清華大學(xué)、中科院大連化物所已分別研制出游覽觀光車、中巴車樣車，其性能接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。

PEMFC 的諸多優(yōu)點(diǎn)，使其在重要的民用設(shè)施如智能大廈、醫(yī)院、賓館等以及國防（人防）領(lǐng)域都具有極好的應(yīng)用前景。目前這些地方的供電系統(tǒng)均采用以 4

外電為主、柴油發(fā)電機(jī)組為輔的供電方式。當(dāng)外電毀壞啟用柴油發(fā)電機(jī)組時，由于柴油發(fā)電機(jī)組存在煙氣排放，隱蔽性差、震動大、噪音高、環(huán)保性能差等許多缺點(diǎn)，更不適合在未來高科技戰(zhàn)爭中使用。因此，研究基于 PEMFC 的發(fā)電系統(tǒng)可有效利用氫能實(shí)現(xiàn)環(huán)保，對民用供電和國防建設(shè)都有極為重大的意義。

氫能的利用，特別是 PEMFC 作為新一代發(fā)電技術(shù)，以其特有的高效率和環(huán)保性引起了全世界的關(guān)注，極具開發(fā)和利用價(jià)值。隨著 PEMFC 的技術(shù)不斷提高和成本逐步降低，燃料電池將逐步獲得應(yīng)用，并有力地推動氫能技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第三篇：新能源課程論文

課程論文

------新能源

學(xué)校：東南大學(xué)

學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院

姓名：王安俊

學(xué)號：02010420

新能源簡介

摘要：從小學(xué)到大學(xué)，我們經(jīng)常聽到老師給我們講到各種能源以及我們各種賴以生存的能源還能用多久。傳統(tǒng)的能源如石油、煤炭是我們現(xiàn)在生活絕對不可缺少的東西，否則我們的生活將呈現(xiàn)一種癱瘓的狀態(tài)，汽車跑不了，冬天無暖氣可用，人們就像生活在末日里。現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)幾乎都依賴于能源的消耗，美國是現(xiàn)在最發(fā)達(dá)的國家，其能源的消耗雄踞全球第一。現(xiàn)在我們國家在飛速發(fā)展，而我們的能耗也在日夜增長。能源問題已不是地區(qū)問題，它是全球性的問題，一些國家之間會因?yàn)槭偷饶茉炊l(fā)動戰(zhàn)爭，給千千萬萬的人民帶來了無盡的痛苦。擺脫傳統(tǒng)能源的束縛，開發(fā)新能源已經(jīng)是每個國家必須要面對的問題。

關(guān)鍵字：太陽能、風(fēng)能、核能、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、運(yùn)用、開發(fā)

傳統(tǒng)能源是指在現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)水平條件下，人們已經(jīng)廣泛使用、技術(shù)上比較成熟的能源，如煤炭、石油、天然氣、水能、木材等。傳統(tǒng)能源的儲藏是有限的，而且傳統(tǒng)能源的大量消耗帶來了環(huán)境問題，如溫室效應(yīng)、酸雨、光化學(xué)煙霧。溫室效應(yīng)是由于大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的。石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生二氧化碳。大氣中酸性污染物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨。煤炭中含有較多的硫，燃燒時產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)。氮氧化合物和碳?xì)浠衔镌诖髿庵惺艿疥柟庵袕?qiáng)烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧，主要成分是臭氧。另外常規(guī)能源燃燒時產(chǎn)生的浮塵也是一種污染。常規(guī)能源的大量消耗所帶來的環(huán)境污染既損害人體健康，又影響動植物的生長，破壞經(jīng)濟(jì)資源，損壞建筑物及文物古跡，嚴(yán)重時可改變大氣的性質(zhì)，使生態(tài)受到破壞。

傳統(tǒng)能源給我們帶來了這么多嚴(yán)重的問題，而且其存量有限，將會有用完之日。研究新能源，開發(fā)新能源是我們必須去做的事情。

新能源是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。下面我將簡要介紹幾種新能源。

（一）太陽能

太陽能是由內(nèi)部氫原子發(fā)生聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的能，來自太陽的輻射能量。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代

演變形成的。利用太陽能的方法主要有：太陽能電池，通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能；太陽能熱水器，利用太陽光的熱量加熱水，并利用熱水發(fā)電等。太陽能清潔環(huán)保，無任何污染，利用價(jià)值高，太陽能更沒有能源短缺這一說法，其種種優(yōu)點(diǎn)決定了其在能源更替中的不可取代的地位。

目前，太陽能的利用還不是很普及，利用太陽能發(fā)電還存在成本高、轉(zhuǎn)換效率低的問題，但是太陽能電池在為人造衛(wèi)星提供能源方面得到了應(yīng)用。但是它在其它一些領(lǐng)域也得到了初步的開發(fā)和應(yīng)用。

?太陽能光伏光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料（例如硅）制成的固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表以及計(jì)算機(jī)提供能源，較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明以及交通信號燈和監(jiān)控系統(tǒng)，并入電網(wǎng)供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電能。【1】

?太陽能光熱的基本原理是將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。目前使用最多的太陽能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器、陶瓷太陽能集熱器和聚焦集熱器等4種。通常根據(jù)所能達(dá)到的溫度和用途的不同，而把太陽能光熱利用分為低溫利用（<200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（>800℃）。目前低溫利用主要有太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能蒸餾器、太陽房、太陽能溫室、太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽灶、太陽能熱發(fā)電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽爐等。

?光化利用，這是一種利用太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學(xué)轉(zhuǎn)換方式。它包括光合作用、光電化學(xué)作用、光敏化學(xué)作用及光分解反應(yīng)。光化轉(zhuǎn)換就是因吸收光輻射導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的過程。其基本形式有植物的光合作用和利用物質(zhì)化學(xué)變化貯存太陽能的光化反應(yīng)。植物靠葉綠素把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)自身的生長與繁衍，若能揭示光化轉(zhuǎn)換的奧秘，便可實(shí)現(xiàn)人造葉綠素發(fā)電。目前，太陽能光化轉(zhuǎn)換正在積極探索、研究中。

太陽能優(yōu)點(diǎn)：

（1）普遍：太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且無須開采和運(yùn)輸。

（2）無害：開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴(yán)重的今天，這一點(diǎn)是極其寶貴的。

（3）巨大：每年到達(dá)地球表面上的太陽輻射能約相當(dāng)于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。

（4）長久：根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。

缺點(diǎn)：

（1）分散性：到達(dá)地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。

（2）不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限

制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。

（3）效率低和成本高：目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因?yàn)樾势停杀据^高，總的來說，經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相競爭。在今后相當(dāng)一段時期內(nèi)，太陽能利用的進(jìn)一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟(jì)性的制約。

（二）風(fēng)能

風(fēng)能地球表面大量空氣流動所產(chǎn)生的動能。由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動，即形成風(fēng)。風(fēng)能量是豐富、近乎無盡、廣泛分布、干凈與緩和溫室效應(yīng)。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽能中雖然只有大約2%轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風(fēng)能約為1300億千瓦，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。【2】

人類利用風(fēng)能的歷史可以追溯到公元前。中國是世界上最早利用風(fēng)能的國家之一。公元前數(shù)世紀(jì)中國人民就利用風(fēng)力提水。灌溉、磨面、舂米，用風(fēng)帆推動船舶前進(jìn)。到了宋代更是中國應(yīng)用風(fēng)車的全盛時代，當(dāng)時流行的垂直軸風(fēng)車，一直沿用至今。在國外，公元前2世紀(jì)，古波斯人就利用垂直軸風(fēng)車碾米。10世紀(jì)伊斯蘭人用風(fēng)車提水，11世紀(jì)風(fēng)車在中東已獲得廣泛的 應(yīng)用。13世紀(jì)風(fēng)車傳至歐洲，14世紀(jì)已成為歐洲不可缺少的原動機(jī)。在荷蘭風(fēng)車先用于萊茵河三角洲湖地和低濕地的汲水，以后又用于榨油和鋸木。只是由于蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，才使歐洲風(fēng)車數(shù)目急劇下降。

數(shù)千年來，風(fēng)能技術(shù)發(fā)展緩慢，也沒有引起人們足夠的重視。但自1973年世界石油危機(jī)以來，在常規(guī)能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力下，風(fēng)能作為新能源的一部分才重新有了長足的發(fā)展。風(fēng)能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ貏e是對沿海島嶼，交通不便的邊遠(yuǎn)山區(qū)，地廣人稀的草原牧場，以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)和近期內(nèi)電網(wǎng)還難以達(dá)到的農(nóng)村、邊疆，作為解決生產(chǎn)和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。即使在發(fā)達(dá)國家，風(fēng)能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。

優(yōu)點(diǎn)：

風(fēng)能為潔凈的能量來源。

風(fēng)能設(shè)施日趨進(jìn)步，大量生產(chǎn)降低成本，在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電成本已低于其它發(fā)電機(jī)。

風(fēng)能設(shè)施多為不立體化設(shè)施，可保護(hù)陸地和生態(tài)。

風(fēng)力發(fā)電是可再生能源，很環(huán)保，很潔凈。

風(fēng)力發(fā)電節(jié)能環(huán)保。缺點(diǎn)：

風(fēng)力發(fā)電在生態(tài)上的問題是可能干擾鳥類，如美國堪薩斯州的松雞在風(fēng)車出現(xiàn)之后已漸漸消失。目前的解決方案是離岸發(fā)電，離岸發(fā)電價(jià)格較高但效率也高。

在一些地區(qū)、風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性不足：許多地區(qū)的風(fēng)力有間歇性，更糟糕 的情況是如臺灣等地在電力需求較高的夏季及白日、是風(fēng)力較少的時間；必須等待壓縮空氣等儲能技術(shù)發(fā)展。

風(fēng)力發(fā)電需要大量土地興建風(fēng)力發(fā)電場，才可以生產(chǎn)比較多的能源。進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)會發(fā)出龐大的噪音，所以要找一些空曠的地方來興建。

現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電還未成熟，還有相當(dāng)發(fā)展空間。

現(xiàn)在風(fēng)能發(fā)出的電被稱為垃圾電，因?yàn)槠涫艿江h(huán)境狀況的影響。我們相關(guān)科研人員還需要盡最大努力攻克種種難關(guān)。

（三）核能

核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，符合愛因斯坦的方程E=mc2，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速常量。核能通過三種核反應(yīng)之一釋放：

1、核裂變，打開原子核的結(jié)合力。

2、核聚變，原子的粒子熔合在一起。

3、核衰變，自然的慢得多的裂變形式。

目前，核能主要用于發(fā)電。

利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其相似。只是以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學(xué)能。除沸水堆外（見輕水堆），其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動汽輪發(fā)電機(jī)。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的過飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動汽輪發(fā)電機(jī)。核能發(fā)電利用鈾燃料進(jìn)行核分裂連鎖反應(yīng)所產(chǎn)生的熱，將水加熱成高溫高壓，利用產(chǎn)生的水蒸氣推動蒸汽輪機(jī)并帶動發(fā)電機(jī)。【3】

優(yōu)點(diǎn)：

1．核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染。

2．核能發(fā)電不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。

3．核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，暫時沒有其他的用途。

4．核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就可以完成運(yùn)送。

5．核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟(jì)情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。

缺點(diǎn)：

1．核能電廠會產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當(dāng)大的政治困擾。

2．核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境

裏，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。

3．核能電廠投資成本太大，電力公司的財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較高。

4．核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。

5．興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。

6．核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害。

核能給我們帶來巨大能源的同時，也給人類帶來了巨大的威脅。很多國家利用核能制造武器，這些核武器已嚴(yán)重威脅了人類的生命安全。這些都需要各國領(lǐng)導(dǎo)者們處理好核能運(yùn)用的問題，以免發(fā)生核戰(zhàn)爭給人類帶來巨大災(zāi)害。

目前，新能源的利用一個很火的地方是新能源汽車，傳統(tǒng)汽車在將來會遇到各種嚴(yán)峻的問題，新能源汽車的研究已成為各汽車廠商的重大研究課題。每個國家在這些方面也在大力支持，出臺了很多優(yōu)惠的政策。如：上海為進(jìn)一步推動私人購買和使用新能源汽車，上海市嘉定區(qū)30日宣布，在現(xiàn)有補(bǔ)貼基礎(chǔ)上，對符合條件的新能源汽車購買者，給予兩年電費(fèi)、共計(jì)1.5萬元的補(bǔ)貼。【4】

《財(cái)政部、國家稅務(wù)總局、工業(yè)和信息化部關(guān)于節(jié)約能源、使用新能源車船車船稅政策的通知》(財(cái)稅[2012]19號,以下簡稱通知)及《財(cái)政部、國家稅務(wù)總局、工業(yè)和信息化部關(guān)于節(jié)約能源、使用新能源車輛減免車船稅的車型目錄(第一批)的公告》(財(cái)政部公告2012年第7號,以下簡稱公告)下發(fā),明確自2012年1月1日起,對節(jié)約能源的車船減半征收車船稅;對使用新能源的車船免征車船稅。【5】

我們要努力發(fā)展新能源，爭取它能早日應(yīng)用到各種領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

【1】http://baike.baidu.com/view/21294.htm

【2】成西，低碳生活就在身邊 [N]．恩施日報(bào).2010-01-01

【3】http://baike.baidu.com/view/22222.htm

【4】2013年05月31日10:18 來源：新華網(wǎng)

作者：孫青

【5】http://baike.baidu.com/view/825855.htm

鳴謝！

感謝本學(xué)期辛苦給我們上課的兩位老師和在這門課學(xué)習(xí)期間給予我?guī)椭耐瑢W(xué)！

第四篇：新能源技術(shù)論文

3.1.2 節(jié)能減排與新能源汽車是世界各國的共同追求

汽車作為日常生活必不可分的一種交通工具為人們提供便利的同時也成為環(huán)境污染的主要元兇之一，因此汽車節(jié)能減排問題近來引起了越來越多人的關(guān)注。

汽車是支柱產(chǎn)業(yè)，也是基本的交通工具，各國政府都力求用保持汽車的發(fā)展來促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和民眾生活福利的提高。發(fā)展節(jié)能減排和新能源汽車可以在保持汽車增長的狀況下降低石油消耗、保護(hù)大氣環(huán)境，因此各國政府普遍把發(fā)展節(jié)能減排和新能源汽車看成實(shí)現(xiàn)其能源環(huán)境政策和汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。因此，節(jié)能減排與新能源汽車是世界各國的共同追求

3.2 我國的汽車節(jié)能減排與新能源的措施

3.2.1 我國汽車工業(yè)的節(jié)能減排戰(zhàn)略 3.2.1.1 優(yōu)化現(xiàn)有的車用能源動力系統(tǒng)

我國巨大的汽車保有量和節(jié)能空間決定了傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域的節(jié)能潛力依然很大。柴汽油發(fā)動機(jī)作為傳統(tǒng)能源動力，因其在動力性、經(jīng)濟(jì)性諸方面具備的顯著優(yōu)勢，仍會在相當(dāng)長的時間內(nèi)具有節(jié)能減排的巨大挖掘潛力和廣闊的發(fā)展空間。尤其是大功率、低排放柴油發(fā)動機(jī)在公交以及運(yùn)輸工具配套方面扮演的重要角色日益凸顯，其節(jié)能減排

貢獻(xiàn)為世界所公認(rèn)。提高傳統(tǒng)能源汽車節(jié)能水平意義重大，勢在必行。當(dāng)前全社會都在關(guān)注節(jié)能環(huán)保，國家已將節(jié)能減排作為國策，積極發(fā)展節(jié)能環(huán)保汽車。符合我國能源供給的實(shí)際和大眾的消費(fèi)水平，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要措施，不僅有利于落實(shí)國家的能源發(fā)展戰(zhàn)略，緩解能源緊張的狀況，保護(hù)環(huán)境，而且有利于我國汽車產(chǎn)業(yè)國際競爭力的提高，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

通過建立完善相應(yīng)的支持政策體系，優(yōu)先發(fā)展高品質(zhì)的節(jié)能環(huán)保型汽車，是汽車行業(yè)貫徹落實(shí)國家節(jié)能減排要求的必然選擇，這對于緩解我國快速進(jìn)入汽車社會所面臨的節(jié)能環(huán)保的巨大壓力，順應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變的新形式，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)社會又好又快及和諧發(fā)展

具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

據(jù)專家分析，2009年全國民用汽車保有量為7619.31萬輛，到2020年預(yù)計(jì)汽車保有量將較2009年翻番，轎車在汽車保有量中所

占比例將超過60%

3.2.1.2 開發(fā)新一代車用能源動力系統(tǒng)

大力發(fā)展新能源汽車已成為低碳能源供應(yīng)、交通運(yùn)輸節(jié)能的重要舉措，在有效實(shí)現(xiàn)交通能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。從《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》到“十城千輛”工程，國內(nèi)一系列新能源汽車扶持政策的出臺，預(yù)示著新能源汽車在中國將迎來實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。中國三大石油巨頭紛紛涉水新能源汽車，電網(wǎng)公司計(jì)劃在全國范圍內(nèi)大規(guī)模建充電站。新能源汽車制造及零部件制造更是如火如荼地展開。預(yù)計(jì)到2011年，中國的新能源汽車要形成50萬輛的產(chǎn)能，新能源汽車銷量要占到乘用車銷售總量的5%左右。到2020年中國新能源汽車的比例將占全部汽車的二分之一。

3.2.2 我國新能源汽車的戰(zhàn)略定位

① 純電動汽車：車用能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略重點(diǎn)和主要方向

在使用階段實(shí)現(xiàn)零排放，綜合能源利用效率高，并能夠徹底擺脫車輛使用階段對石油的依賴，是解決我國汽車能源和環(huán)境問題的最重要途徑。

② 混合動力汽車：近中期滿足市場的重點(diǎn)產(chǎn)品

集合了電池和內(nèi)燃機(jī)優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)汽車技術(shù)升級的重要方案，有助于在較短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能減排效果。

③ 燃料電池汽車：面向未來的戰(zhàn)略儲備

具有能量轉(zhuǎn)化效率高、零排放、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)開發(fā)難度大，世界對其商業(yè)化預(yù)期較低，是面向未來的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

4結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷強(qiáng)大，中國汽車行業(yè)前景將更加廣闊，預(yù)計(jì)我國汽車產(chǎn)量2010、2011年將持續(xù)保持增長，預(yù)計(jì)增長率在19%至20%之間。在2015年左右國內(nèi)汽車銷售有望超過美國，成為

第一大汽車消費(fèi)市場。

未來各種節(jié)能減排和新能源汽車將逐步嶄露頭角，新能源汽車將逐步取代傳統(tǒng)的燃油汽車，成為主要的汽車類型。參考文獻(xiàn)：

【1】戴勝利等.汽車節(jié)能減排的若干對策研究[J].武漢理工大學(xué)出版社，2010,4.【2】王濤，張友芹.論我國節(jié)能與新能源汽車的發(fā)展戰(zhàn)略[J].汽車工業(yè)研究，2008,6.【3】華云云，畢向芬.新能源為未來汽車提供綠色動力[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2009,5.【4】劉永和，馮贊.節(jié)能與新能源汽車的發(fā)展[J].客車技術(shù)與研究，2010,1.【5】袁哲.發(fā)展我國新能源汽車的新機(jī)遇[J].汽車工業(yè)研究，2009,11.【6】汽車駕駛員前方視野測量系統(tǒng)軟件開發(fā)．吉林大學(xué)．2007中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫．

【7】雷鳴.美日汽車巨頭的困境與我國新能源汽車發(fā)展機(jī)遇[J].未來與發(fā)展，2010,2.

第五篇：新能源汽車論文

新能源汽車

——我國新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

811112班

學(xué)號：81111207 王國慶

汽車是現(xiàn)代工業(yè)文明的象征之一，也是推動一國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。隨著環(huán)境保護(hù)、低碳經(jīng)濟(jì)、降低能耗的理念為人們重視，汽車工業(yè)因其尾氣排放污染環(huán)境、高能耗等一系列負(fù)效應(yīng)，面臨日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。相對傳統(tǒng)的燃油汽車，新能源汽車能夠有效降低汽車排放廢氣污染。從環(huán)境角度講，新能源汽車廢氣排出量比傳統(tǒng)汽車可減少92%-98%，從而實(shí)現(xiàn)交通能源多元化，保護(hù)環(huán)境；從能源角度講，全球石油危機(jī)日益嚴(yán)重，汽車工業(yè)又是能耗的最大組成部分，新能源汽車的開發(fā)和使用有效解決了交通能源重消耗的問題，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。因此，隨著低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保意識深入人心，以解決環(huán)保和能源短缺為出發(fā)點(diǎn)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)得到各國政府和學(xué)者的關(guān)注。

1.1新能源汽車定義

嚴(yán)格來講，由于存在著相對概念，這樣的描述并不規(guī)范，甚至可以說比較荒謬。因?yàn)殡S著時間的推移，今日的新能源可能成為明日的舊能源。一個優(yōu)秀的名詞定義應(yīng)該經(jīng)得起時間的考驗(yàn)，而不應(yīng)經(jīng)常變更，故而我們把目光放遠(yuǎn)，希望能在國際上找尋類似的定義，通過對著名的維基百科的檢索，我們發(fā)現(xiàn)了類似的詞匯（Green Vehicle）綠色（環(huán)保）汽車，顧名思義，這種類型的汽車就是指對環(huán)境較為友好的，排放相對內(nèi)燃機(jī)汽車較少的道路機(jī)動車。不難看出，這個定義也存在著相對的概念，并不具備太多的參考價(jià)值。

新能源汽車聚焦網(wǎng)認(rèn)為，目前新能源汽車的定義還比較寬泛，只要新型車輛滿足”新能源“、”新技術(shù)“、”新結(jié)構(gòu)“這三大基本要件中的任意二個，都能稱之為新能源汽車。維基百科中綠色（環(huán)保）汽車的后續(xù)介紹也支持了這個觀點(diǎn)，“Green vehicles are powered by alternative fuels and advanced vehicle technologies“（直譯為為綠色汽車是由替代燃料與新型汽車技術(shù)所驅(qū)動的）。

2.1新能源汽車的發(fā)展歷史

2.1.12001年，“863”計(jì)劃汽車專項(xiàng)

我國從“八五”期間開始了電動汽車的研究開發(fā)，并取得了一批成果且正在推動成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化。2001年，國家啟動了“863”計(jì)劃電動汽車專項(xiàng)。這一舉措，既是我國汽車產(chǎn)業(yè)未來如何發(fā)展，向那個方向發(fā)展的一個指引，也是實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保和低碳經(jīng)濟(jì)的有效途徑。2007年11月，國家出臺了《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入規(guī)則》，首次提出了新能源汽車概念。認(rèn)為新能源汽車是指：采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發(fā)動機(jī)汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等。這標(biāo)志著我國開始像對普通汽車一樣，對新能源汽車的生產(chǎn)企業(yè)和產(chǎn)品實(shí)施管理和準(zhǔn)入制度。2009年6月17日工業(yè)和信息化部發(fā)布了《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》，共四章19條，這是對2007年《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則》的進(jìn)一步修訂和完善。主要是對準(zhǔn)入條件和管理做了更加詳盡的細(xì)化和完善。

兩個規(guī)則的出臺和不斷完善，說明新能源汽車已上升為國家戰(zhàn)略，這也是基于低碳經(jīng)濟(jì)的一場技術(shù)革命的開始，新能源汽車產(chǎn)業(yè)將成為中國低碳經(jīng)濟(jì)最重要的著力點(diǎn)和新的增長點(diǎn)。不過，處于發(fā)展初期的中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)也將面臨著技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展模式、政策扶持等一系列問題。此后，有關(guān)新能源汽車和“十城千輛”工程的政策、規(guī)劃不斷出現(xiàn)，彰顯著國家對新能源汽車產(chǎn)業(yè)的日益重視。“十城千輛”工程自實(shí)施一年以來，在服務(wù)領(lǐng)域已示范推廣6000多輛節(jié)能與新能源汽車，帶動地方配套和產(chǎn)業(yè)100多億元。新能源汽車產(chǎn)業(yè)在運(yùn)營、充電站各個領(lǐng)域已經(jīng)初具規(guī)模，通過明晰戰(zhàn)略和示范推廣相結(jié)合，發(fā)展新能源汽車為國家戰(zhàn)略，進(jìn)一步明晰以純電驅(qū)動為主要技術(shù)路線，有效帶動我國新能源汽車在人才、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)等資源的快速集聚，從最初的新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和全面啟動階段進(jìn)入到實(shí)施、攻堅(jiān)階段。2010年5月31日，為加快汽車技術(shù)進(jìn)步，培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)節(jié)能減排，財(cái)政部、科技部、國家發(fā)改委等實(shí)施了《關(guān)于開展私人購買新能源汽車補(bǔ)貼試點(diǎn)》方案。該試點(diǎn)方案由七章十九條組成。從補(bǔ)貼范圍、對象、方式，支持條件，補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模，資金申報(bào)與下達(dá)，監(jiān)督管理各個方面對新能源汽車補(bǔ)助范圍和對象做一界定。如在補(bǔ)助方式上，私人購買的范圍擴(kuò)大，包括了私人直接購買、整車租賃和電池租賃三種形式，中央財(cái)政對生產(chǎn)汽車企業(yè)的補(bǔ)助也細(xì)化；在補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)上，補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)動力電池組能量確定。按3000元/千瓦時給予補(bǔ)助。插電式混合動力乘用車最高補(bǔ)助5萬元/輛；純電動乘用車最高補(bǔ)助6萬元/輛。試點(diǎn)期內(nèi)（2010-2012年），每家企業(yè)銷售的插電式混合動力和純電動乘用車分別達(dá)到5萬輛的規(guī)模后，中央財(cái)政將適當(dāng)降低補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)。補(bǔ)助資金必須專款專用，任何單位不得以任何理由、形式截留、挪用。對違反規(guī)定的，依法追究有關(guān)單位和人員的責(zé)任。

3.1 新能源汽車的分類及特點(diǎn)

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力裝置和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。目前正在開發(fā)的新能源汽車包括氣動汽車、純電動汽車、二甲醚汽車、氫燃料汽車、燃?xì)馄嚒⒋碱惾剂掀囈约耙灾参镉蜑槿剂系钠嚨取?/p>

3.1.1氣動汽車

以壓縮空氣、液態(tài)空氣和液氮等為介質(zhì)，通過吸熱膨脹做功供給驅(qū)動能量、通過高壓空氣驅(qū)動氣動馬達(dá)行駛的汽車稱為氣動汽車。氣動發(fā)動機(jī)排放無污染物輻射氮?dú)饣蚩諝猓瑢?shí)現(xiàn)真正的零污染。

3.1.2純電動汽車

純電動汽車完全以動力蓄電池作為動力源，通過牽引變流器和大功率異步電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，車輛的驅(qū)動通過傳動裝置運(yùn)行，是一種具有結(jié)構(gòu)簡單、噪聲小、零排放、無污染、低能耗等優(yōu)勢的新能源車型，完全符合環(huán)保要求。對于電力公司和發(fā)電企業(yè)來說，純電動汽車的電池可以利用夜間電網(wǎng)的廉價(jià)“谷電”進(jìn)行充電，平抑電網(wǎng)的峰谷差，最大限度地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。而其缺點(diǎn)包括續(xù)駛里程短，每次充電所能支持的行駛里程短；電機(jī)控制器和蓄電池價(jià)格昂貴致使成本較高；質(zhì)量重以及外形尺寸大；動力蓄電池壽命短等方面。

3.1.3甲醚汽車

二甲醚作為一種基本化工原料，常溫下為無色無味氣體，加壓5個大氣壓以上即為液體，具有優(yōu)良的燃燒性能、良好的動力性、十六烷值高、污染少，適合作為代用能源代替壓燃式發(fā)動機(jī)。二甲醚汽車不排放污染環(huán)境的黑色氣體，產(chǎn)生的氮氧化物相比柴油減少20%。目前二甲醚汽車的推廣仍不具備經(jīng)濟(jì)性，但隨著油價(jià)的迅速提升，二甲醚汽車的性價(jià)比將日益升高。同時，當(dāng)前各個城市幾乎都沒有二甲醚加注點(diǎn)，不利于二甲醚汽車產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

3.1.4氫燃料汽車

氫燃料汽車采用氫氣作為主要能量，氫燃料電池的原理是將氫輸入燃料電池中，質(zhì)子交換膜阻隔氫原子的電子，電子經(jīng)由外電路從負(fù)極傳導(dǎo)至正極，形成一種電能驅(qū)動電動機(jī)；質(zhì)子卻可以通過質(zhì)子交換膜，與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)成為純凈的水霧排出。氫燃料汽車干凈衛(wèi)生；燃燒產(chǎn)物不具污染性；燃燒效率高，有利于燃料的節(jié)約；氫氣燃料中也可加入壓縮天然氣，以進(jìn)一步提高燃料效率和減少NO2的排放。氫能汽車最大的使用障礙是儲存和安全問題。推廣氫能汽車需要解決廉價(jià)氫氣大量制取的方法、氫氣的安全儲運(yùn)問題以及研制高性能、廉價(jià)的氫供給系統(tǒng)這三個技術(shù)問題。

3.1.5燃?xì)馄?燃?xì)馄囍饕ㄒ詨嚎s天然氣為燃料的壓縮天然氣汽車和液化石油氣為燃料的液化石油氣汽車。壓縮天然氣和液化天然氣是理想的點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)燃料，具備單

一、純度高的燃?xì)獬煞郑紵耆坏趸锖臀⒘５呐欧帕糠浅５停坏蜏貑雍瓦\(yùn)轉(zhuǎn)性能較佳；是目前較為實(shí)用的新型低排放汽車。其缺點(diǎn)是儲運(yùn)性能與液體燃料相比較差；發(fā)動機(jī)著火延遲期較長以及容積效率較為低下等。

3.1.6醇類燃料汽車

醇類燃料汽車是指利用醇類燃料作為動力源的新型汽車。醇類燃料包括甲醇、乙醇等，可直接采作為發(fā)動機(jī)的燃料，也可與柴油或汽油按既定比例配制成混合燃料。醇類燃料汽車可降低污染效果，同時具有良好的節(jié)能作用，但這種摻和燃料難以獲得與柴油或汽油相同程度的功率，若想提高功效性，必須增大燃油噴射量，而當(dāng)摻醇率大于15%后，發(fā)動機(jī)的壓縮比和點(diǎn)火提前角也必須予以改變。目前更大比例的摻混燃料研發(fā)仍處于試驗(yàn)階段。

4.1 新能源汽車的發(fā)展前景

專家預(yù)測到2020年為止，中國將有10%～20%的乘用車銷量來自于插電式混合動力汽車、純電動汽車以及其他新能源汽車。新能源汽車的發(fā)展勢不可擋。

一汽集團(tuán)承擔(dān)了國家“863”計(jì)劃中“解放牌混合動力城市客車研究開發(fā)”和“紅旗牌混合動力轎車研究開發(fā)”項(xiàng)目，其開發(fā)的混合動力電動客車獲得了汽車新產(chǎn)品公告，并已投入示范運(yùn)營。奔騰B50插電式混合動力轎車是一汽集團(tuán)開發(fā)的新一代節(jié)能環(huán)保車，它集成了一汽集團(tuán)混合動力系統(tǒng)技術(shù)平臺和整車制造的最新成果，采用雙永磁同步電機(jī)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，其最高車速達(dá)到183公里/小時，油耗5升/百公里，排放達(dá)到國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。

東風(fēng)汽車公司是國內(nèi)最早從事電動汽車研發(fā)的汽車企業(yè)之一。該公司已研制出的東風(fēng)混合動力轎車（EQ7200）排放指標(biāo)滿足國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)，燃油經(jīng)濟(jì)性比基礎(chǔ)車型提高30％以上。武漢電動公交專線示范運(yùn)營的結(jié)果表明，東風(fēng)混合動力公交車具有良好的可靠性，總體性能、狀態(tài)正常，環(huán)保和節(jié)能效果明顯。

在新能源汽車方面，上汽集團(tuán)起步相對較晚，但成績喜人。2009年上汽集團(tuán)展出了基于榮威750平臺自主研發(fā)的混合動力轎車、上海牌純電動汽車、新一代“上海牌”燃料電池轎車。榮威750混合動力車具備“智能停機(jī)零排放”和“環(huán)保與動力性兼?zhèn)洹钡奶攸c(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)綜合節(jié)油率20%左右。新一代“上海牌”燃料電池轎車是通過對通用第四代燃料電池動力系統(tǒng)重新優(yōu)化匹配而成，最高車速達(dá)150公里/小時，最大續(xù)駛里程319公里，該車目前被選用為上海世博會場館內(nèi)的出租車。

比亞迪致力于油電混合動力和純電動車的研發(fā)。F3DM和6DM雙模式混合動力車搭載DM雙模式混合動力系統(tǒng)，用戶可以通過按鍵在純電動和混合動力之間自由切換。其研制的e6純電動汽車可與F6同平臺生產(chǎn)，15分鐘左右可充電量80%，其續(xù)駛里程在60公里等速的情況下達(dá)到400公里，是目前世界上續(xù)駛里程最長的純電動轎車。2010年3月，比亞迪e6純電動出租車已在深圳試運(yùn)行。2005年，奇瑞公司推出A5BSG車型，這是國內(nèi)自主品牌首次可以批量生產(chǎn)的混合動力車型，于2007年正式下線，已投放于蕪湖出租車市場，邁出了自主知識產(chǎn)權(quán)混合動力轎車產(chǎn)業(yè)化、市場化的第一步。此外，長安、江淮、長城等多家企業(yè)也都研發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新能源汽車。

能源環(huán)境對發(fā)展的制約、節(jié)能減排的國際責(zé)任以及汽車行業(yè)在能源消耗和大氣污染中的高份額，意味著汽車行業(yè)必須在節(jié)能減排工作中發(fā)揮重要的作用。綠色環(huán)保的“上海牌”燃料電池轎車在世博會上亮相，不僅是一個中華民族汽車品牌的“重生”，也反映了中國正在加快推進(jìn)新能源汽車發(fā)展的態(tài)勢。目前，中國的新能源汽車正處于從研發(fā)向規(guī)模產(chǎn)業(yè)化過渡的重要階段，是難得的戰(zhàn)略機(jī)遇期，中國應(yīng)該把新能源汽車的研發(fā)和推廣作為重點(diǎn)領(lǐng)域，最終實(shí)現(xiàn)從汽車制造大國向產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。

我國新能源汽車的市場導(dǎo)入晚于發(fā)達(dá)國家5～10年，此時政府的政策支持將發(fā)揮著重要的作用。政府應(yīng)該及時推出促進(jìn)新能源汽車市場化的政策，進(jìn)一步完善推動電動車產(chǎn)業(yè)化的政策體系。包括提供財(cái)政補(bǔ)貼，減免稅收，政府采購等方面。

從當(dāng)前形勢來看，純電動油、電混合動力和燃料電池將是未來新能源汽車的三大發(fā)展趨勢。純電動汽車的技術(shù)缺陷是電池成本高、電池容量不足以及續(xù)駛里程短，并且需要完備的基礎(chǔ)配套設(shè)施，不適宜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因此，混合動力汽車成為規(guī)避純電動汽車研發(fā)和市場化高風(fēng)險(xiǎn)的最佳過渡性新能源汽車技術(shù)。而燃料電池汽車被認(rèn)為是清潔能源汽車的終極發(fā)展方面。我國各大型企業(yè)以及高級院校、科研院所的研發(fā)應(yīng)按照這一層級循序漸進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

當(dāng)前我國已基本建立節(jié)能與新能源汽車的技術(shù)平臺，未來的發(fā)展趨勢將致力于獨(dú)立自主的知識產(chǎn)權(quán)建設(shè)，完整的關(guān)鍵零部件研發(fā)體系建設(shè)，以及實(shí)現(xiàn)從小批量整車生產(chǎn)逐漸發(fā)展至大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的目標(biāo)。