提升燃油效率，降低二氧化碳排放，汽油车能否再战30年？
孜然实验室2020-05-25 23:42
鉴于全球变暖等气候问题越来越严重，一些国家纷纷宣布停止销售燃油汽车的计划，比如挪威要求到2025年所有出售的新车都是电动车，法国、英国已宣布将在2040年前彻底禁售燃油车。我国有可能到2050年实现全面禁售燃油车。
电动汽车完全取代燃油汽车，一方面受政府立法影响，另一方面，作为消费者来说更多的是考虑经济问题。就目前来看，电动汽车的总拥有成本全面超过燃油汽车还需要5-8年时间。考虑到燃油汽车的巨大保有量，燃油汽车仍将存在很长一段时间。
因此，科学家并没有彻底抛弃燃油汽车，而是不断想方设法提升燃油经济性，降低排放。一种路线是发展小排量发动机。当排量变小后，需要增加发动机的压缩比，这样能够输出更高的功率，同时也会导致发动机爆震。爆震会破坏车辆的动力，甚至造成发动机损坏。于是需要使用不容易产生爆震的燃料：更高辛烷值的燃料。这个辛烷值就是我们俗称的汽油标号，比如92，95，98号等，号数越大，辛烷值越高，越不容易产生爆震。
乙醇（酒精）是一种廉价的燃料添加剂，可提高辛烷值来抵抗爆震。
适度添加乙醇可以减少温室气体排放，但会降低车辆的性能和燃油经济性。原因是在车辆行驶周期中，对辛烷值要求并不统一。车辆启动加速阶段需要高辛烷值燃料，而怠速时需要低辛烷值燃料。总的来说，使用高辛烷值燃料无法兼顾排放和燃油经济性。
美国能源部的研究人员开发的一项技术可以同时提高燃油经济性和降低温室气体。他们的方法是在任何时候都只给发动机提供最合适的辛烷值的燃料，而且加油时仍然只加一种燃料。
这种方法可以将燃油经济性提高多达30％，并且可以减少20％的温室气体排放。这是如何做到的呢？
研究人员设计的车载燃料系统能够将燃料分离成高辛烷值和低辛烷值两部分，在需要的时候给发动机提供不同配比（辛烷值）的燃料。
新技术的出发点是分离出乙醇，然后在需要的时候释放出来。研究人员找到了一种理想的材料：SAMMS，可重复使用的含二氧化硅吸附剂的固载胺。SAMMS已开发出许多不同的商业应用，如在潜艇中的吸附二氧化碳，以及用于吸附车辆尾气中的某些成分。
SAMMS是一种海绵状二氧化硅材料，可以锁定在某些分子上并长期保持它们，在指定时释放它们。该图显示了分子附着在材料上的层状结构。图片：PNNL
SAMMS可以从汽油中有效地分离出乙醇，并在需要的时候释放出来。使用SAMMS的另一个惊喜是，它能够分离燃料中的芳烃。芳烃可提高辛烷值，但也会形成烟尘颗粒，尤其是在发动机冷启动过程中。当发动机较热时，重新引入芳烃，可以减少颗粒的数量。
使用混合燃料供应系统，势必增加汽车的复杂性，但随着技术的完善，消费者不会感觉到它的存在。
在可见的未来，乙醇和其他生物燃料的使用会不断增加，此类集成燃料供应系统仍有用武之地。至于能用多久，要看电动汽车的发展速度了。
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