汽車尾氣發電能成為現實嗎？

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你聽說過汽車尾氣可以發電嗎？據統計，2010年我國汽車銷量達到1806萬輛，如果尾氣發電成為現實，所有汽車配備尾氣發電裝置，那麽節約下來的石油及減少的尾氣排放量將十分可觀。請關註——在車水馬龍的街頭，一股股淺藍色的煙氣從一輛輛汽車尾部噴出。這種氣體排放物不僅氣味怪異，而且令人頭昏、惡心，嚴重影響人的身體健康，這就是通常所說的汽車尾氣。

環境保護部去年發布的《中國機動車汙染防治年報（2010年度）》顯示，我國自2009年以來成為世界汽車產銷第一大國，機動車汙染日益嚴重，汽車尾氣排放成為我國大中城市空氣汙染的主要來源。

面對日益嚴重的汽車尾氣排放汙染問題，改用什麽方法來破解，汽車尾氣能否實現變廢為寶呢？

尚待開發的財富

據了解，汽車發動機動力輸出占燃油燃燒總熱量的25％—42％，其余以廢熱形式從冷卻水和尾氣等中排出。這不僅是一種能量的浪費，同時也會造成一定程度的大氣熱汙染。發動機尾氣的余熱具有溫度高、壓強大、流速快的特點，因此尾氣所含能量在浪費的熱量中占主要部分。

假如我們能將尾氣中的熱能轉變為其他可利用的能量形式，就可以有效提高能源的使用效率，在節約能源的同時減小了尾氣汙染。事實上，這種想法並非天方夜譚。隨著能源價格的上漲，如何利用汽車尾氣中的能量，得到了人們越來越多的關註，已經有多家機構就相關領域進行了有益的嘗試。

據了解，德國寶馬公司近年來正在開發一款內置蒸氣機構的汽油發動機，利用汽車尾氣中的熱量形成閉路朗肯循環（蒸氣壓縮式循環），為汽車提供一定的動力。同時，也有多家公司試圖利用汽車尾氣中的熱量為汽車的制冷系統提供動力。

“目前，汽車尾氣的能量利用主要分為內燃機式、制冷式以及熱電式3種方式，但大都處於理論研究階段。”北京理工大學機械與車輛工程學院張付軍教授介紹說，“其中，利用汽車尾氣與大氣間的溫差發電的熱電式，因為有著較高的理論利用效率而受到大家的廣泛關註。”

尾氣發電或可行

如今，美國普渡大學的研究人員正與通用汽車聯合開發一種利用溫差發電的熱能發電機。溫差發電是利用熱電材料的塞貝克效應（相互連接的兩種材料在有溫度差時會產生電位差）發展起來的一種發電技術，不需要機械運動，也不發生化學反應，就可以直接將熱能轉化為電能。

據該項目負責人、普渡大學機械工程系徐先凡教授介紹，開發此項技術，是為了將汽車尾氣中的部分熱量轉化成電能繼續利用，從而達到節省燃料並減少汽車尾氣的目的。

自去年1月份開始，這個研發團隊一直設法在汽車三元觸媒轉換器後安裝一個由熱電模塊芯片構成的初始模型。該模型在有溫差的條件下，熱電材料中的電子發生流動形成電流，從而從溫度高達700℃的廢氣中收集能量。

徐先凡表示，因為將汽車尾氣中的熱能轉化為電能的過程中存在巨大的溫差，所以選用的熱電材料必須能夠經受住長期巨大的溫差。同時，熱電材料的導熱性必須很差，這樣汽車尾氣中的熱量才能不會從一面傳到另一面。

目前，通用汽車公司的研究者們正在測試一種名為“方鈷礦化合物” 的材料。方鈷礦是鈷和鎳的砷化物礦物，方鈷礦族材料具有良好的電力特性，而導熱系數不佳。如果加入某些稀土元素合金後，可使這種方鈷礦的導熱性進一步降低。

路漫漫其修遠兮

“目前，利用汽車尾氣發電技術仍處於理論研究階段，離商業化應用還有很長的一段路要走，”張付軍表示。事實上，此項技術商業化仍面臨著諸多困難。

利用汽車尾氣的熱能發電，首先面對的是技術上的難題。普渡大學的研發團隊目前最大的挑戰之一是尋找合適的熱電材料，熱電材料必須滿足耐高溫以及導熱性差兩個條件。

北京理工大學機械與車輛學院馬朝臣教授介紹說：“汽車尾氣發電目前面臨的一個很大的困難是如何提高實用中燃油的利用率。同時，如何降低生產過程中的成本，也是這項技術從理論研究邁向實際應用很重要的一步。”

盡管面臨著重重困難，尾氣發電技術仍有著非常廣闊的市場前景。據相關媒體報道，目前最先進的熱電組件的轉換效率大概只有5%。若是使一輛雪佛蘭越野車的燃油利用率提高5%，相當於每升燃油多跑0.43公裏。而這項研究有望最終將汽車燃油利用率提高10%，高效的利用效率可以補償安裝設備帶來的成本，經濟效益前景良好。

“如果汽車尾氣發電技術發展成熟之後，能源利用率可達10%左右，那麽這將是一項市場前景十分可觀的技術。”馬朝臣如是說。




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