1、浅谈汽车尾气污染与新能源产业发展方向摘要：汽车是现代人类的重要的交通工具,随着我国经济的发展,人民生活水平的提高,汽车的数量也随之迅速增加,在人们出行方便的同时,汽车尾气对人类生存环境也造成了严重污染。汽车排放是指从废气中排出的 CO(一氧化碳)、HCNOx(碳氢化合物和氮氧化物)、PM(微粒，碳烟) 等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异，CO 是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生 CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的 CO 增加。HC 是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放
2、出去。NOx 是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。PM 也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。关键字：汽车尾气，环境保护，新能源。正文：汽车是现代人类的重要的交通工具,随着我国经济的发展,人民生活水平的提高,汽车的数量也随之迅速增加,在人们出行方便的同时,汽车尾气对人类生存环境也造成了严重污染。据乌鲁木齐市环境监测中心对机动车排气污染分担率调查显示,目前机动车氮氧化物造成的污染占城市空气中氮氧化物污染的比例已上升到 40.1%,一氧化碳的污染比重达到 94.1%。机动车排放的一氧化碳、一氧化氮、碳
3、氢化合物、光化学烟雾等污染物,严重影响空气环境质量,并直接危害市民身体健康。汽车排放源主要来自三个方面:尾气排放,燃油蒸发排放和油箱通风。后两方面所造成的排放物相对第一方面来说要小得多,通常后两方面一氧化碳、氮氧化物为总排放量的 1%-2%,碳氢化合物为 20%左右。因此,汽车排放主要来自发动机燃烧产生的尾气。尾气中含有一氧化碳、氮氧化物、苯、硫化物、芳烃和烯烃等有害气体,严重威胁着人类的身体健康。其中一氧化碳与人体血红蛋白的结合能力是氧的 250 倍,因而能阻止血红蛋白向人体组织输送呼吸到的氧气。当空气中一氧化碳的浓度在 50UL/L 以上时,冠心病患者就会感到胸痛 ,并使心电图发生变化,还
4、可以引起头痛、头晕、恶心、动脉硬化、脑溢血和末梢神经炎等症状,对胎儿和幼儿的生长发育影响更大。有证据表明,汽车排气中许多烃类化合物有致癌作用,但这种作用是化合物本身的直接效应,还有许多物质的协同作用至今尚不清楚,据美国环保机构统计,美国每年的癌症病例中,约 58%是由空气排气引起空气污染造成的。氮氧化物能导致人的呼吸困难、呼吸道感染和哮喘等症状,同时使肺功能下降。尤其是儿童,即使短时间接触氮氧化物也可以造成咳嗽、喉痛。尾气排放的有害物质不但增加了大气污染,破坏环境生态平衡,更重要的是,这些污染物在一定条件下会生成二次污染光化学烟雾,对人体造成更大的危害,光化学烟雾是机动车排出尾气中的碳氢化合物
5、、氮氧化物在特定的气温条件下,即静风、湿度低、温度高、并在阳光长时间照射时会产生一种复杂的烟雾,这种烟雾叫“光化学烟雾” 。20 世纪 40 年代,在美国洛杉矶首先发现了光化学烟雾。每到秋冬季节,许多人的眼睛轻度红肿,嗓子疼痛,甚至还有人皮肤出现程度不等的潮红,丘斑疹等;人们还常会产生呼吸困难和疲乏的感觉。1955 年九月,严重的汽车尾气加上气温偏高,洛杉矶再次出现了光化学烟雾,而且浓度非常高,光化学烟雾不仅影响了人们的呼吸道功能,特别是损伤儿童的肺功能;引发胸痛、恶心、疲乏等症状,导致了几千人受害,两天之内就有 400 多名 65 岁的老人死亡,生长在郊区的蔬菜全部由绿变褐,无人敢吃;水果和
6、农作物减产,大批树木落叶发黄 ,几万公顷的森林有四分之一以上干枯而死。继 1943 年洛杉矶发生世界上最早的光化学烟雾事件后,在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现了这种烟雾。我国虽然只在少数城市发现过光化学烟雾,但随着城市汽车数量的急剧增加,我国很多城市也都存在着潜在的威胁。据有关部门初步测算,去年深圳机动车共排放碳氢化合物约 2.3 万吨,一氧化碳 17 万吨,氮氧化物 4.5 万吨,而排放总量以 10%左右的速度增加。由于深圳北部受山脉阻隔,遇到夏秋静风、光照强烈的天气,如不采取切实有效的措施加以控制,很有可能出现“光化学烟雾”污染事件。控制汽车尾气污染措施有很多方面:可以使用清
7、洁能源 ,如使用甲醇或改为电驱动。目前,汽车尾气控制和治理已成为世界重要课题,发达国家由于汽车总体技术较为先进,汽车尾气控制技术也较为先进,已经取得了重要进展,现在正向超低污染排放和零排放迈进,而我国在这方面起步较晚,许多控制技术处于探索和试用阶段,但我们正努力与国际接轨。从产业体系纵向看，新能源汽车由汽车制造产业和汽车能源支持产业组成，这个能源支持（本人自己理解，请供参考）主要是在充电站建设这块，如果电站没有普及，新能源汽车（尤其是纯电动汽车）普及就会很困难，同样，没有加油站，现在的传统汽车也发展不起来。就汽车制造产业来说，新能源车的续航里程是很关键的指标，现在不少厂商号称自己能跑 300公
8、里，有的说是 500，其实实际情况，一般是 160 左右，好的 180。这里面的决定因素是电池的蓄电量技术，锂电池的技术瓶颈一直在争议当中，不少行业内人士认为，5 年我国会有较大突破，实际如何，谁都不清楚，这要看研发的速度和进步情况，因此，连中间环节的核心部件不完善，诸如此类的技术问题还很多，很多，产业不完善，当然能理解。2010 年 10 月 18 日发布的国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定规划到2020 年，新能源汽车将成为中国国民经济的先导产业。发改委随后在对有关决定解读时指出，新能源汽车是全球汽车行业升级转型的方向。我国要在未来形成具有世界竞争力的汽车工业体系，必须超前部署新
9、能源汽车的研发和产业化。当前，要充分发挥社会各方面的积极性，以产业联盟系列化为途径，着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术，加速形成知识产权，推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。而有关规划实际上已经将中国新能源汽车 10 年内的发展目标定为全球第一。若这一规划成真，中国汽车企业将有望通过新能源汽车的跨越发展一举登上全球汽车产业的王者宝座。2009 年 9 月，我国在联合国气候变化峰会上提出，争取到 2020 年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到 15%左右。同年 12 月，我国在哥本哈根气候变化大会上承诺到 2020 年，我国单位 GDP 二氧化碳排放比 20
10、05 年下降 40-45%。这意味着未来 10 年我国节能减排任务艰巨。我国工业能耗大约占 70%，而汽车是工业能耗大户，我国每年新增石油需求的 2/3 用于交通运输业。截至 2010 年 10 月，全国机动车保有量约 1.99 亿辆。若未来国内机动车完全更新换代为新能源汽车（价格按每车 10 万元计算） ，则整个市场规模将高达 20 万亿元（这还未考虑到出口） 。因此，发展新能源汽车不但有助于节能减排目标的实现，同时也代表了汽车产业的发展方向，其市场空间极其惊人。据电动汽车科技发展“十二五”专项规划 ，到 2015 年中国电动汽车保有量计划达到 100万辆，动力电池产能约达到 100 亿瓦时
11、。此外，根据节能与新能源汽车产业规划 ，到 2015 年我国新能源汽车将初步实现产业化，动力电池、电机、电控等关键零部件核心技术实现自主化；纯电动汽车和插电式混合动力汽车市场保有量达到 50 万辆以上；到 2020 年，我国新能源汽车实现产业化，新能源汽车产业化和市场规模达到全球第一，其中新能源汽车(插电式混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池汽车等)保有量达到 500 万辆；以混合动力汽车为代表的节能汽车销量达到世界第一，年产销量达到 1500 万辆。因此，我国新能源汽车产业即将面临爆发期，可以预计该产业中将会涌现出许多高速成长的企业，而这些企业也将会在资本市场获得良好的表现，极具投资价值。新
12、能源汽车产业政策支持全面加强现代电动汽车一般可分为三类：纯电动汽车（PEV） 、混合动力汽车（HEV） 、燃料电池电动汽车（FCEV ） 。近些年在传统混合动力汽车的基础上，又衍生出一种外接充电式（Plug-In）混合动力汽车（PHEV） 。目前全世界各国对电动汽车都非常重视，许多国家都开始投入大量资金开发电动汽车。我国对新能源汽车产业支持政策由来已久。 “十五”期间，投入 8.8 亿元设立电动汽车重大科技专项，并取得重要进展，形成了“三纵三横”的研发布局，基本形成电动汽车自主开发的技术平台。所谓“三纵”是指开发燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车；“三横”是指多能源动力总成控制、驱动电
13、机、动力蓄电池。此外，电动汽车也被列入我国“863”计划 12 个重大专项之一。目前我国汽车产业支持政策包括两个方面：一是鼓励节能环保和小排量汽车，减少现有汽车能源消耗和排放；二是鼓励新能源汽车发展。主要补助插电式（plug-in）混合动力车和纯电动车。支持政策的走向是：（1）一揽子政策推动整个产业发展、补贴范围扩展到私人购车领域节能与新能源汽车产业发展规划和一揽子扶持政策将于近期上报国务院审议，如审议通过，最快年内有望实施。一揽子扶持政策将从研发生产、市场推广、售后服务和回收利用等各个环节入手，制订产业政策、财政政策、税收政策、投融资政策等。我国还准备设立国家层面的节能与新能源汽车研发与产业
14、化专项，重点支持节能与新能源汽车关键技术研发和技术改造。这将是我国第一次针对一个产业提出一揽子扶持政策。近期我国对新能源汽车的补贴范围从对公交、公务、市政、邮政等政府采购补贴逐步扩展到对私人购买新能源汽车进行补贴。2009 年 1 月，国家启动“十城千车” 节能与新能源汽车示范推广试点，计划用 3 年左右的时间，每年发展 10 个城市，每个城市推出 1000 辆新能源汽车，首批列入了 13 个城市。09年底试点城市由 13 个扩大到 20 个，选择 5 个城市对私人购买节能与新能源汽车给予补贴试点。2010 年 5 月，政府在全国范围内开展“节能产品惠民工程” ，消费者在 6 月 18 日之后
15、，每购买一辆节能型汽车，将获得 3000 元的补贴。6 月，出台对于私人购买新能源汽车补贴办法，对满足支持条件的新能源汽车，按 3000 元/千瓦时给予补助。插电式混合动力乘用车最高补助 5 万元/辆；纯电动乘用车最高补助 6 万元/辆。（2）通过补贴扶持和引导新能源汽车产业链整体的发展，并重点支持关键环节新能源汽车的补贴政策通过规定补助范围、对象，并需要满足一系列的支持条件，来引导试点城市建立相关配套设施和示范推广工作。通过推荐车型目录和国家标准，来引导申请补助的汽车生产企业及其新能源汽车产品，提高和保证产品性能参数，重点扶持具备一定产能规模和完善售后服务体系，具有自主知识产权的企业。目前，
16、发改委正在修订产业结构调整指导目录（2010 年本） ，在鼓励类产品中，新增新能源汽车关键零部件。其中包括电池管理系统、电机管理系统、电动汽车驱动电机、电路集成以及充电设备等。在配套设施方面，国家电网 2010 年将建设 75 个电动汽车充电站和 6200 个充电桩，2015年前将建设 1700 个充电站。南方电网也宣布 2010 年将建设超过 80 座充电站。在国家和行业标准方面，我国已制定并发布了新能源汽车相关国家标准和行业标准共计42 项，其中 22 项已列为新能源汽车产品准入的专项检验标准。2012 年前，我国将基本建立与产业发展和能源规划相适应的节能与新能源汽车及充电设施标准体系。新
17、能源汽车技术路线：近期以混合动力汽车为重点，未来以纯电动车为主要发展方向面对纯电动汽车（PEV） 、混合动力汽车（HEV） 、燃料电池电动汽车（FCEV）等不同的技术选择，根据节能与新能源汽车产业规划 ，我国新能源车发展路线将以纯电动汽车作为主要战略取向，近期以混合动力汽车为重点，大力推广普及节能汽车。考虑到技术发展现状，而将燃料电池电动汽车作为未来长期的发展方向。经过近 10 年的自主研发和示范运行，中国在电动车产业技术方面与世界先进水平的差距在大幅度缩小；中国电动车领军企业与国外电动车技术的先行车企正在同一起跑线上成长。小型纯电动乘用车将是 3 到 5 年内中国电动车产业发展的主导方向。在
18、“十二五”电动车发展规划中，小型纯电动车将得到充分重视。动力电池：以锂电池为主要发展方向、以锰酸锂+钛酸锂为正负极搭配方式动力电池、电机、电控等关键部件成本占电动车整车成本的 30%至 50%，同时也是新能源汽车的关键核心技术。根据节能与新能源汽车产业规划 ，到 2015 年，动力电池、电机、电控等关键零部件核心技术实现自主化；到 2020 年，节能与新能源汽车及关键零部件技术将达到国际先进水平。在动力电池环节，我国力争突破动力电池瓶颈。到 2015 年，动力电池系统能量密度达到120 瓦时/公斤以上，成本降低至 2 元/瓦时，循环寿命稳定达到 2000 次或 10 年以上。到 2020年，动
19、力电池系统能量密度达到 200 瓦时/公斤以上，成本降低至 1.5 元/ 瓦时以下。目前二次电池包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池等。虽然影响电池性能及决定其相对优势的因素很多，但是比能量是最重要最直观的一个指标。从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池到锂电池，比能量越来越高。与铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池比较，锂电池的优势明显，因此作为发展方向的锂电池将会在电动汽车领域广泛应用。我们预计 2015 年国内新能源汽车动力锂电池的市场规模达到 180 亿元。到 2020 年，新能源汽车已经进入普及期，新能源汽车动力锂电池规模将达到 2880 亿元。市场容量巨大，且增长迅速。锂电池单元主要由正极、负
20、极、隔膜和电解液四部分组成。正极材料是决定电池性能的关键，目前市场应用的主流正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、三原材料和磷酸铁锂，其中锰酸锂和磷酸铁锂可以说是各领风骚。由于磷酸铁锂产品存在一致性、低温性能、高倍率放电性能和成本等问题，因此我们认为未来新能源汽车将主要选择锰酸锂路线。从目前市场主流新能源汽车看，除了比亚迪坚持使用磷酸铁锂电池，其他公司也基本都选择了锰酸锂路线。在负极材料方面，虽然碳材料一直处于主导地位，但是我们预计钛酸锂的出现将会颠覆行业格局。钛酸锂是一种性能优异的负极材料，由于电位过高，钛酸锂并不适合与磷酸铁锂搭配，反而锰酸锂+钛酸锂体系是较优的一种选择。锰酸锂+钛酸锂体系的优势包括
21、：近乎完美的安全性、使用寿命更长、可以快速充放电、结合锰酸锂具备整体成本优势等。因此我们认为锰酸锂+钛酸锂体系将会是未来正负极材料的主要搭配方式。电解液约占锂电池成本的 15%，电解液中关键材料六氟磷酸锂约占成本一半，目前六氟磷酸锂国产化程度很低，毛利率更高达 70%；隔膜是锂电关键材料中技术壁垒最高的一种高附加值材料，占锂电池成本的 20%左右，由于技术含量高，目前国内 80%的隔膜需要进口。可以预计动力锂电池用隔膜的发展方向是耐高温、多层隔膜、高强度、高保液能力。驱动电机：我国驱动电机技术进步明显驱动电机是电动汽车的关键部件，直接影响整车的动力性及经济性。驱动电机主要包括直流电机和交流电机
22、。目前电动汽车广泛使用交流电机，主要包括：异步电机、开关磁阻电机和永磁电机（包括无刷直流电机和永磁同步电机） 。其中，异步电机主要应用在纯电动汽车，永磁同步电机主要应用在混合动力汽车中，开关磁阻电机目前主要应用在客车中。车用电机的发展趋势包括：第一、电机本体永磁化：永磁电机具有高转矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等优点。我国具有世界最为丰富的稀土资源，因此高性能永磁电机是我国车用驱动电机的重要发展方向。第二、电机控制数字化：专用芯片及数字信号处理器的出现，促进了电机控制器的数字化，提高了电机系统的控制精度，有效减小了系统体积。第三、电机系统集成化：通过机电集成和控制器集成，有利于减小驱动系
23、统的重量和体积，可有效降低系统制造成本。在驱动电机方面，经过“九五” 、 “十五” 、 “十一五”国家对电动汽车用电机系统的集中研发和应用，我国已自主开发了满足各类电动汽车需求的驱动电机系统产品，获得了一大批电机系统的相关知识产权，形成具有核心竞争能力的车用驱动电机系统批量生产能力。目前，我国自主开发的永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机已经实现了与国内整车产业化技术配套，电机重量比功率显著提高，电机系统最高效率达到 93以上，系列化产品的功率范围覆盖了 200kW 以下电动汽车用电机动力需求，各类电机系统的核心指标均达到相同功率等级的国际先进水平。但是与国际先进水平相比，在产品集成度、可
24、靠性和系统应用技术方面，仍存在较大的差距。所以我国积极发展新能源产业，既是着眼于应对当前金融危机，扩大投资和消费需求，增强市场信心，更是为了从根本上解决能源和环境问题，从战略上抢占未来发展的制高点，即将出台的新能源发展规划，将应对金融危机，保障经济平稳较快发展作为发展新能源产业一条主线，同时把新能源产业提高到国际竞争的战略制高点位置。新能源和节能环保产业是促进消费、增加投资和稳定出口的重要结合点，也是调整能源结构、提高产业国际竞争力的切入点，国家应当重点给予扶持，力求取得突破，努力实现产业化、规模化。政府应在新能源产业的发展中充分发挥主导作用：一是应制定明确、长期的新能源产业发展规划和产业布局
25、政策，积极引导产业的发展壮大；二是应因地制宜地选择发展新能源产业的重点，充分发挥自身的比较优势；三是应制定一整套投资、生产和消费的激励政策，努力拓宽新能源的消费市场，推动新能源的产业化和市场化进程；四是应大力推动新能源产业的技术研发, 培育新能源企业的自主创新能力。为我国未来的整个汽车行业奠定科技和实力基础。为未来我国汽车行业实现跨越式发展提供先决条件。参考文献:1华爱红 ,李丽,丁国良.浅谈汽车尾气污染的危害及防治措施J.科技资讯.2007.(04).2吴国正 ,马丽萍,贺克雕.汽车尾气的污染与防治J.广东化工.2007.(05).3武喜怀 .汽车尾气对人体健康的危害J.内蒙古石油化工.2007.(05).4张建民 ,李国彦,王同建.汽车尾气排放对人体健康及环境的影响J.天津科技.2007,(04).5产业结构调整指导目录（2010 年本） 国家发改委 20116节能与新能源汽车产业规划国家发改委 20107电动汽车科技发展“十二五”专项规划国家发改委 2009。
