汽車與生質能源(六) – 燃料電池車

Honda FCX Clarity，市面上第一款氫氣燃料電池車 (圖片來源)

作者：歐陽孚 / 編輯：郭致廷、楊卓儒

在前幾篇文章中我們已經介紹過了彈性燃料車(生質酒精)、生質柴油車、油電混合車、丁醇車與瓦斯車，這次讓我們來認識一種完全不同的動力源：燃料電池(Fuel Cell)。燃料電池車(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)，是一種使用電力的車輛，但它與一般的純電力車(Electric Vehicle, EV)不同的是，EV完全依賴「充電」手續來增加電池的能量；而FCEV比較類似內燃機車輛，是在車輛上儲備「燃料」，在車輛運作時才將其轉化為電能。FCEV最為令人興奮的特質是它在行駛中僅會產生水蒸氣與熱能，不會造成任何空氣污染。

繼續閱讀 »

汽車與生質燃料(五) -丁醇車與瓦斯車

2012 Honda Civic CNG，使用CNG的純瓦斯車。(圖片來源)

作者：歐陽孚 / 編輯：郭致廷、楊卓儒

在前幾篇文章中，我們已經看過了能夠運用生質酒精與生質柴油的車輛，然而這些並不是車用生質燃料的全貌。以下就讓我們來看看還有哪些可能的選項：


生質丁醇(Biobutanol)

酒精的正式化學名稱是「乙醇」，既然乙醇可以做為燃料，那麼自然會有人研究其他醇類，例如：甲醇、丙醇、丁醇…等作為燃料的可能性。而在這眾多研究中，丁醇是相當具有潛力的一種。

繼續閱讀 »

汽車與生質燃料(四) - 油電混合車

BMW Vision EfficientDynamics，讓人驚豔的柴油油電混合概念車。

作者：歐陽孚 編輯：郭致廷 / 楊卓儒


能源工程處理的不外乎就是「開源」與「節流」兩項議題。前兩篇文章談的彈性燃料車(Flexible Fuel Vehicle, FHV) 與生質柴油車 是在處理第一項議題，在這篇文章裡即將要談的油電混合車(hybrid electric vehicle, HEV)，則是第二類。

在正式介紹油電混合車之前，先讓我們從一個現象看起：有在開車的朋友們應該都曾注意到，一般車輛在高速公路上行駛時其油耗比較低，在市區時則明顯提高許多。以我的2006 Toyota Corolla為例，在美國高速公路上行駛時的油耗約在 35 MPG (miles per gallon)左右，相當於每公升可跑14.8公里；但在市區時通常只有28 MPG左右，也就是每公升11.8公里。換言之，我的車在高速公路上行駛時能量轉換效率比較高，足足比在市區多了25%，這是什麼緣故呢？

繼續閱讀 »

汽車與生質燃料(三) - 什麼車可以加生質柴油？

BMW 530D，柴油車款

作者：歐陽孚 / 編輯：郭致廷、楊卓儒


本系列前兩篇文章介紹了汽油與酒精汽油(E10、E85) ，以及可以使用這些汽油的車輛─彈性燃料車(FFV) 。這篇文章，我們將介紹「柴油車」以及相對應的替代燃料「生質柴油」。

無論是一般的汽油車或是FFV，用的引擎都可以被歸類為奧圖式引擎(Otto engine)，在內燃機(也就是「引擎」)的發展歷史中，德國人奧圖首先引進「四行程概念」：進氣→壓縮→爆炸(也稱「動力」)→排氣，奠定了現代內燃機的基礎。這種引擎的點火方式是「火花點火」(spark ignition)，也就是需要利用火星塞在燃燒室內引發火花，藉此引發油氣爆炸。由於「奧圖引擎」(四行程、火花點火)常見於使用汽油的動力機具，因此也常被稱為「汽油引擎」，但嚴格來說很多衍生的汽油引擎並非奧圖式，例如：二行程引擎就不在此類，因此建議還是不要混淆這兩種名稱。

繼續閱讀 »

汽車與生質燃料(二) 我的車可否加酒精？彈性燃料車

Audi A4 TFSI Flexifuel；近年來有不少高階的彈性燃料車問世。(圖片來源)

作者：歐陽孚 / 編輯：楊卓儒、郭致廷

在上一篇文章的最後我們談到了酒精汽油。一般車輛添加低濃度酒精汽油並不會有任何異狀，甚至許多地區加油站買到的汽油都已經混入了低濃度的酒精，例如美國為了擴大國內的酒精市場，其環保署(EPA) 早在30年前就批准加油站可以提供E10，也就是說一般在美國買的87汽油, 89汽油, 93汽油等，其實很多都已經混入了10%的酒精。美國政府在2010年更進一步允許加油站提供一般大眾E15，然而僅有2001年以後出廠的車輛才能夠使用E15的酒精汽油，原因是在此之前的車輛並沒有相應的設計，貿然添加可能會損害車體 。如果E15就可能會傷害一般車輛，那麼美國加油站的E85到底是給什麼車用的燃料呢？

繼續閱讀 »

汽車與生質燃料(一) 美國汽油名稱的數值比較低？淺談汽油

美國加油站的油槍按鈕，攝於Champaign, Illinois。

作者：歐陽孚

《前言》

我們《生質能源趨勢》的專欄文章，旨在藉著提供經過整理與消化後的資訊，協助讀者們快速了解生質能源的特定主題。前幾回專欄大致勾勒出了生質能源的背景與範疇，然而有些讀者還是對生質能源在日常生活的應用面感到疑惑。其實舉個最簡單的例子，通常在一般的加油站，我們都可以看到生質燃料的蹤影，幾十年來汽車工業也早已為生質能源的應用做出了許多改變。因此這次新的專欄，就讓我們來聊聊《汽車與生質燃料》，一起看看生質能源如何影響我們的生活吧！

---

剛來到美國時，我對於加油站內汽油的名稱很納悶，因為台灣加油站販售的油品是：92無鉛、95無鉛與98無鉛三種級別的汽油，但美國這裡的則是：87 (Regular)、89 (Plus)、與93 (Premium)。中學課本教我們汽油名稱的數值代表抗爆震程度，數值越高代表抗爆震程度越高。而美國汽油的數值低了一截，難道是因為美國車商與車主對於爆震比較不在乎嗎？


爆震(Knocking)與辛烷值(Octane Number)

要討論這個問題，首先需從何謂引擎爆震與辛烷值談起。引擎工作週期的四個動作(行程)依序為：進氣、壓縮、點火(或稱「爆炸」)、排氣，然而在「點火」行程開始之前，如果「壓縮」行程帶來的高壓使得油氣自燃，就會產生不正常的爆炸與震動，這就是所謂的爆震(Knocking)。由於爆震會造成引擎結構損害，因此如何改良油品成分以降低爆震程度便是提升汽車性能的一大課題。

為了定義爆震程度，工程師定義「辛烷值」並以其作為測量標準。這個標準將爆震現象很小的液體燃料異辛烷的辛烷值定為100，爆震現象很嚴重的正庚烷則定為0。如果有一種燃料其爆震程度相當於60%的異辛烷與40%的正庚烷混和的效果，那麼其辛烷值就是60。但辛烷值的數值並不侷限於0~100，例如：正辛烷的數值小於0、甲苯則高於100。所謂「92無鉛汽油」就是辛烷值為92、不含有鉛添加劑的汽油。

繼續閱讀 »

[產業] 柴油油電混合車戰火升溫

Peugeot 3008 HYbrid4

圖片來源：http://green.autoblog.com/photos/peugeot-3008-hybrid4/

原文為〈Diesel Hybrid Market Fires Up〉於2011年1月12日發佈於《Biodiesel Magazine》網站，摘要如下：

1. 「柴油」油電混合車在卡車與公車已有商用車種投入，而法國Peugeot車廠預計在2011年推出新車「3008 HYbrid4」，是柴油油電車中全球第一輛的量產型轎車，預計將會讓油電車產業獲得可觀的成長。

繼續閱讀 »

[技術] 生質柴油的流動性問題

圖片來源：

http://www.gmc.com/2011sierra/2500HD/index.jsp

原文為〈Flowability: A Complex Issue〉於2011年1月12日發佈於《Biodiesel Magazine》網站，摘要如下：

1. 脂肪酸甲酯(Fatty acid methyl esters, FAME)生質柴油投入應用已逾十年，若考慮美國訂定的替代燃料國內使用量目標，其消耗量未來勢必會持續增加。

2. 然而生質柴油最常被詬病之處，就是阻塞加油站設備或是車輛濾網的問題時有所聞。幾個原因將分述如下：

繼續閱讀 »

[產業]福特投入應用藻類作為汽車燃料的研究

原文為〈Ford joins in researching algae for vehicle fuel〉於2010年10月2日發佈於《USA Today》網站。

內文大意相當簡潔，主要提到福特預計投入將藻類生質能源作為柴油原料的研究中，並積極將其應用導入至商業生產上。

補充：
1. 文章提到 藻類生質能源的相關研究受到今年春天提出的2010 綠色就業法 (GREEN Jobs Act of 2010)推動之影響，而有顯著的成長。
2. 2010 綠色就業法是今年四月由眾議院提出，提供投資藻類為基礎的生物精練之投資者稅收的抵免。
3. 綠色就業法案 (The Green Jobs Act) 最初是於2007年被提出並通過。計畫提供一億五千萬資金來訓練約三萬五千個人從事綠色工作。此法案是美國第一個規範綠色產業需要的技能，並發展訓練課程及替企業訓練員工。 所謂的綠色產業涵蓋相當廣泛：綠建築，再生能源，環保車，再生燃料等等。
4. 關於2010 綠色就業法案，可以參考此連結。

[技術] 生質酒精(E85)做為汽車廢氣處理還原劑

原文為〈New aftertreatment system provides alternative to urea SCR〉，於2010年5月發佈於《Biodiesel Magazine》網站，摘要如下：

減少NOx的排放量是新一代車輛的課題，例如歐盟2006年公佈的第四期廢氣排放標準，較第三期減少80%的可吸入懸浮物以及30%的NOx；而美國也訂出了2010 compliance要車商遵守。

目前常見的因應方案有二：

1. 廢氣循環系統(Exhaust Gas Circulation, EGR)：簡言之，就是將部分廢氣送回引擎再次燃燒。

2. 選擇性催化還原系統(Selective Catalytic Reduction, SCR)：車輛內需儲存尿素(urea)做為還原劑，配合催化器作用將NOx轉化成N2及水，因此SCR車主需適時添加由尿素和水組成的diesel exhaust fluid (DEF)。

Tenneco Automotive發表了一種名為hydrocarbon lean NOx catalyst (HC-LNC)的系統：

1. 有別於SCR採用鐵或是銅製成的觸媒，HC-LNC採用銀製的觸媒。

2. 採用柴油或是E85做為還原劑。

3. 由於E85具有酒精良好的抗凍能力，不需要額外的加熱裝置來避免DEF在-11o就會結凍的問題，因此可簡化機件設計。

4. 預計2012年可完成on-road的商業化產品、2014年則是off-road。

雖然HC-LNC和SCR目前都需要硬體建設與後勤系統，但SCR的發展時間較早，短期內應該難以普及。