当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第十一章 机动车污染控制 > 11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术 > 11-4-1
同学们好！通过前面三大部分的学习
大家对传统的内燃机汽车的工作原理、污染物生成机制
以及相关的机内和机外控制技术都有了较为全面的认识
但是，同学们有没有想过这个问题
我们未来的汽车仍然将是基于石油燃料的汽车吗
汽油车和柴油车已经发展了超过100年的历史
虽然技术进步从未被停止
但是其未来可以提升的空间会越来越有限
这一节我将给同学们介绍一些全新的车辆技术
和清洁车用替代燃料技术
它们将很可能成为未来汽车的主流方向
目前，在全球范围正在研发的先进动力技术很多
但是最具代表性以及最具未来商业前景的主要有三大类的车辆技术
它们分别是纯电动车、混合动力车和燃料电池车
纯电动汽车的历史与内燃机汽车的历史几乎一样久远
但是真正受到政府
学界和市场的关注是在最近20年之内的事情
纯电动车是指以蓄电池供电作为唯一动力的汽车
一般由车载电源动力，包括电池和充电系统等
驱动电机及控制器、底盘和车身组成
除动力系统不同于普通汽车外
电动汽车的其他性能要求与一般汽车相同
即包括安全性和动力性的各项指标
纯电动车的最大特点是在行驶过程中不排放空气污染物
是运行阶段的零排放车
这幅图展示了当前市场上一些成熟的纯电动车车型
需要指出的是，虽然纯电动车在运行阶段零排放
但是其上游发电过程
以及车辆材料（特别是动力电池生产）等过程的能耗
和污染物排放是不能被忽视的
针对纯电动车能源和环境影响的科学评估
需要通过全生命周期的方法来进行
目前影响纯电动车推广应用的最大挑战在于
一是研发满足足够运行里程的动力电池技术
目前主流的动力电池主要是锂离子电池
包括三元锂离子电池、磷酸铁锂离子电池等等
其电池能量密度与传统的铅酸电池和镍氢电池相比
有了很大的提高，预计未来一段时间内
锂离子电池的能量密度和成本还会持续改善
第二个重要挑战是建立完善的充电基础设施
我们知道，传统汽油车或者柴油车的便利之处
在于你随时可以找到加油站
而整个加油过程仅仅几分钟
但是，目前全世界范围内充电站的数量还非常少
而且采用慢充的话，需要4-8个小时以上
因此电动车的全面推广必须克服这一挑战
这幅图给出了目前我国一些城市
已经建设的充电站和充电桩的示意图
广义地讲，混合动力车是有两套不同的动力系统的汽车
而我们这儿所说的混合动力车
是指具有内燃机驱动和蓄电池供电
给电动马达驱动两套动力系统的汽车
混合动力车的主要魅力在于它汲取了
纯电动汽车和传统内燃机汽车各自的优点
从而大大地扩展了行驶能力，并有效降低了污染物排放
当然，由于混合动力车集成了两套不同的动力系统
和各自相关的燃料储备系统
因此比纯电动汽车或单一内燃机汽车在构造上要复杂
这些图给同学们展示了
当前市场上一些成熟的混合电动车车型
目前在日本的汽车市场上，混合动力车已经占据了较高份额
目前，混和动力车的技术类型主要有以下三种
串联式、并联式和串联-并联混合式混合动力车
在串联式混合动力车中
电动马达驱动实际上是唯一的最终驱动方式
来自内燃机的机械能通过发电机转化成电能
直接供给电动马达驱动
或者来自蓄电池的电能直接供给电动马达驱动
蓄电池储存的电能主要来自内燃机发电
以及对制动损耗回收的能量
串联式混合动力车是技术构造最简单的一种混合动力车
在并联式混合动力车中，内燃机和电动马达都能驱动车轮
因此并联式混合动力车的驱动系统
比串联式混和动力车相对复杂
首先，由于可以直接通过内燃机驱动
因此需要配置离合器和变速器等系统
此外，由于需要在内燃机驱动和电动马达驱动之间进行切换
这就要求增加额外的控制部件
和串联式技术相同
并联式混和动力车也回收大部分的制动损耗
串联-并联混合式混合动力车集成了
上面串联式和并联式两种混合动力技术的优点
使得各自的优点得以最大限度的发挥
在城市低速工况下
通过能量分流器将内燃机产生的机械能输送到发电机
然后再利用发电机产生的电能给电动马达驱动车轮
这是典型的串联式的特征
而在高速运行工况下，通过能量分流器则可以使得
内燃机产生的机械能用于直接驱动车轮，这是典型的并联式的特征
虽然串联-并联混合式具有比单一串联式
或者单一并联式更高的能源利用率，但是不可避免的
其成本也比单一型式的混和动力车都要高
以上介绍的传统混合动力车
蓄电池里的电能最终来自汽油或者柴油燃料
近年来，插电式混合动力车这一更新的混合动力技术应运而生
插电式混合动力车进一步整合了
纯电动车和传统混合动力车的各自特点
其工作原理可通过这幅图形象的展示
蓄电池的电能除了来自汽柴油燃料之外
还可通过外接电力，进行直接充电
后者与纯电动车的充电原理是完全相同的
插电式混合动力技术目前在世界各国都受到了高度的重视
燃料电池车在汽车上直接将化学能转换为电能
作为驱动力的车辆，化学电池的发电效率可高达55%以上
这种电池与蓄电池不同
它是通过捕捉原子化合成分子时释放出的电子
而直接将化学能转化为电能
燃料电池优点是无需充电，比能量高、行驶里程高
缺点是成本高，氢燃料的贮藏和运输较为困难
车用燃料电池所用的氢和氧是分开的
氢气被导到正电极或阳极，空气被送到负电极或阴极
这幅图给大家展示了一种典型的
质子交换膜（PEM）燃料电池的工作原理图
通过连接发电机的电线，在电流的作用下
氢分子得到分离
残余氢（阳离子）通过电解液向阴极移动
和送到阴极的氧结合。其产物是水和电力
因此，在车辆运行阶段也是无污染物排放的零排放车
当然，氢燃料电池车商业化过程的挑战也是巨大的
与纯电动车类似
目前世界范围内并没有氢燃料的基础设施
因此，其推广必须解决氢能的大规模生产
储存和运输等问题
这一节的介绍就到这儿，谢谢大家
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
-8-11 烟气脱硫技术的综合比较
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
-9-1 概述
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-9-1 概述--作业
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
-9-4 选择性非催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
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-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）--作业
-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
-9-8 超低排放技术访谈
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
-10-1 概述
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-10-1 概述--作业
-10-2 蒸气压及蒸发
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-2 蒸气压及蒸发
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
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-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
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-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
-第十章 挥发性有机物控制技术--第十章作业习题
-11-1 机动车污染概述
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-11-1 机动车污染概述--作业
-11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
-11-3 机动车排放控制技术
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--11-3-2
-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
-11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
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--11-4-2
-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
-11-5 交通规划与交通管理（选修）
--11-5
-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
-第十一章 机动车污染控制--第十一章作业习题
-12-1 全球气候变化与温室效应
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-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
-12-2 气候变化的应对措施
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
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-Lecture 02
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-Conversation
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-附加：--Exercise
