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| 【废气】如何解决汽车尾气净化与节能矛盾 |
| （时间:2011/7/25 11:22:12） |
问题的提出
全世界汽车产业发展的历史告诉我们，汽车尾气排出的污染物，如CO、HC和NOX，以及近几年才提出的CO2温室气体等，对地球和人类的危害，已经到了刻不容缓、极待治理的地步。但治理的方法，到目前为止，还只能是用能源来换取我们身边的环境净化。例如，全世界治理汽车尾气应用了四十多年的催化净化技术和近年来特别在我国迅速发展的各种新能源和纯电动汽车等的环保措施，都是用能源或更高额的能源来换取城市内部的环境净化。历史的经验告诉我们：要想保护好我们的环境，除了用消耗能源的办法外，目前还没有别的更好的方法。这就是汽车尾气净化必须消耗能源，这对基本矛盾产生的历史根源和现实恶果。
纵观现在地球的生态环境与半个世纪以前（汽车数量不多）地球的生态环境相比，显然是更恶化了，而不是更净化了。所以说到底，这四十多年来的汽车尾气治理方法以及目前各种新能源和纯电动汽车的诞生，只不过是一种顾此失彼的表面文章，是满足人们心里需求的一种安慰，实际上解决不了根本问题。这是人们在科学实践中形而上学世界观的一种表现。因为就目前的技术水平，所有的新能源都是高碳排放以后的产物，其价格十分昂贵，尚无法大量使用。
汽车尾气的净化和地球资源的节约这对基本矛盾，至今得不到解决的现状表明，这对基本矛盾的解决方法，在科学技术上是多么困难，人们要想从既净化环境、又节约能源的必然王国走向自由王国的步伐，又是多么的艰难。这里不仅需要人们有丰富的科学知识和创新精神，更主要的是：人们必须学习和掌握马克思主义辩证唯物论的哲学思想，才能正确指导我们的科学实践。这一普遍真理，在汽车行业尾气治理的实践中更为重要。否则，按照以往四十多年的方法继续治理下去，那么，我们人类赖以生存的地球必将加速毁灭，这已是不容怀疑的残酷的现实。
催化净化技术是一种高碳排放净化技术
全世界的发达国家，四十多年来，利用催化净化技术治理尾气，到现在已经避免了几十亿吨有害气体的排放，为人类生存的城市环境的净化，作出了贡献。但遗憾的是，它消耗了大量的汽车动力（即能量），并产生大量温室气体CO2，才换得目前这一方绿洲，在能源紧缺和温室效应严重的当今世界，这是历史在汽车尾气净化技术上造成的一个无法挽回的、也是难以避免的、战略上的错误。历史的错误是可以原谅的，但四十多年以后的今天，我们这些从事汽车尾气净化治理的后来人，就应当努力避免去重蹈以耗能换取环保的历史的覆辙，否则，我们就会在真正意义上成为浪费能源、毁坏地球而不可原谅的千古罪人。
为什么说目前在燃油发动机车上应用的催化净化技术是高碳排放技术呢？因为，净化每升尾气排量的催化净化转换器，要消耗汽车发动机功率的3%左右，因而就要多燃烧该功率当量的燃油，也就是要多排出相应的CO2气体。四十多年来，这些CO2温室气体，造成了目前全球性的严重的温室效应，这就是以能源换取环保的、得不偿失的后果。在能源紧缺的当今世界，这种净化方法，只能是一种权宜之计，不应提倡，要让它逐渐消亡，才是上策。
目前的纯电动汽车是一种高高碳排放汽车
鉴于催化净化技术带来能源的消耗及其产生的恶果，世界各国都在争相研制各种新能源汽车，这个大方向是对的。但在目前的技术水平下，发展各种新能源汽车，特别是纯电动汽车的推广，必须十分谨慎，主管部门一定要掌握分寸，正确引导，各种媒体更不能盲目误导。因为它比现有的催化净化技术的高碳排放汽车还要耗能许多。根据文献【1】的报道：“现在我国工业上用煤炭作为能源，占总能源消耗量的69.5%，约为发达国家的4倍，所以，我国的电能主要来自火力发电，而我国目前火力发电技术又相对落后,每发1度电，就要产生0.8-0.9kg的CO2气体”。从公交公司一些统计数字来看，一辆相当于7升左右排量的公交电动客车，每行驶1公里就要消耗1.2度电，大约排放出1kg左右的CO2气体。与目前北京市公交车达到欧IV水平同样排量的柴油公交车相比，要多排放出20%以上的CO2气体，这就超过了催化净化技术所新增的CO2气体的排量。如果再将电厂发出的电能通过高压电网输送、在汽车电池上充电、电能转换为化学能、化学能再转换为做功的机械能，直到电池老化等损失的能量，以及化解废、旧电池的严重污染所付出的能量，一并计算在内，所增加的CO2排量，将会极大地超过同样排量燃料发动机所排出的CO2排量。再拿2010年12月20日北京晚报第一、二版刊登的‘首批“北京”电动车下线，一次充电行驶近200公里，百公里耗电13度左右，百公里耗电成本约7元’。13度电7元钱，真诱惑人，每度电约0.54元，这样便宜的工业用电，只能是火力发电（请注意，清洁能源如：太阳能发电、风力发电、核能发电等，每度电的价格要贵许多倍，老百姓用不起）。按照上面的计算，每百公里消耗的13度电，共排出CO2气体约11050g。随后几天在BTV1台的新闻中，又播出50辆电动出租车下线，每百公里耗电15度，要排出CO2气体12825g。从形式上看，电动车的温室气体，虽然未排放在大城市内，但在郊区的火力发电厂发电时早就排放了，对增加地球的温室效应的危害，也早就产生了，一点也没减少。因此可以肯定的说，纯电动汽车是高高碳排放汽车。我国现在大力提倡纯电动汽车，这样下去，怎样能实现温家宝总理在2009年12月18日《哥本哈根会议》上做出的、艰苦卓绝的承诺：“到2020年我国要在2005年的基础上，降低CO2排量达40-45%”？
重金属污染威胁我国环境
2011年5月18日参考消息刊登了英国广播公司网站5月16日的报道：“重金属污染威胁中国环境”一文，文中说到，“浙江湖州德清县新市镇的浙江海久电池股份有限公司法人代表依法刑事拘留，该企业已停产整治，因为，在该企业周边已检出血铅超标332人，其中儿童99人”。文中还说“中国有超过10%以上的耕地被重金属污染，每年受污染粮食相当于广东一年粮食总产量……，污染祸首之一是电池行业，但治污困难重重，一些重金属中毒的人体表征将在几十年后表现出来，而农田消除重金属污染需要几十年到上百年时间。中国电池工业协会统计，中国电池产量占世界一半以上，汽车用的铅蓄电池和家庭摄像机等数码产品，主要使用的镉镍电池，已列入中国危险废物控制名录，但在回收方面存在巨大问题。重金属污染在中国面临立法、执法和监管等多方面缺失的挑战，形成严重环境问题，在各地多次导致危害大众健康的事件。”现在还要大力发展纯电动汽车，必然要生产更多的汽车用铅蓄电池，这不是给重金属铅污染带来的危害，雪上加霜和火中浇油吗？
2011年5月15日，北京晨报头版以醒目的标题刊出“节能不力严肃追责领导”的报道，副标题是“市政府印发节能降耗工作方案，这是一项很好的决策。但在工作方案中，要在北京市大力发展电动汽车，这点不妥，尚需谨慎考虑，才能有效地执行这项节能降耗的工作方案。
纯电动汽车所带来的许多弊端，在业内人士中，本来是一个尽人皆知的常识。美国、日本和欧洲这些发达国家，他们的汽车工业比我们要早先发展三十多年，他们一直没有大力生产电动汽车。就日本而言，只有丰田汽车集团，也只敢提出双动力车的概念。即便如此，这种双动力车的使用，在日本本土和欧、美等国都得到了抵制，并不效法仿制使用，道理也在于此。我们现在全国各大城市的汽车集团，都在“一蜂窝”上的生产电动汽车，这是为什么？人们无法理解。唯一能使人理解的是：那些热衷于电动汽车开发的人们，在名利驱使下，想钻我国政府在控制重金属铅污染方面还没有法律、法规和监控措施的空子，置广大人民的健康和环境污染而不顾。如果不是这个原因，那么，就请汽车主管部门指教。不管什么原因，笔者在此想提醒一句：在汽车尾气治理上，我国的汽车工业，不要犯下第二个无法挽回的、但却是可以避免的战略上的错误，努力避免成为浪费能源和毁坏地球的、不可原谅的千古罪人，被子孙后代千秋唾骂。
另据文献【2】的报道：菲亚特CEO马尔乔内近日表示，推广天然气引擎在降低碳排放量上比推广电动车更具有优势。马尔乔内指出，通用汽车和丰田汽车正推行的电动汽车方案存在很多障碍，例如电池的充电时间过长让人难以接受。菲亚特都灵研发中心主管也表示，天然气非常适合美国市场，尤其适合公共服务以及货物运输等领域，因为在这些领域，汽车都是从特定的中心基地统一补充能源。而美国在2009年已成为全球最大的天然气生产国，因此，完全有条件为汽车发动机提供天然气燃料。据悉，菲亚特已成为推广天然气引擎与美国和加拿大政府进行了磋商。
据了解，菲亚特一直是欧洲天然气发动机领域的市场领军者，占据甲烷动力轿车80%的市场份额，轻型商用车的市场份额也达55%。这一点也力挺了马尔乔内对天然气的看好。
报道说，在欧洲，如英国并不急于研制电动汽车，而是在探索一种新的汽车节能减排的新技术。
今后怎么办？
退一步讲，如果我们不计纯电动汽车带来的高高碳排放的耗能后果，及大量废、旧电池的严重污染。按现在的势头，努力推广纯电动汽车，预计到2020年，其总产量也只占汽车总产量的15%弱，那么还有85%强的这些燃料发动机汽车通过尾气净化和节能减来排降低温室效应的工作，又该怎么做呢？又让谁去做呢？这实际上是摆在汽车行业主管部门，也是全国人民面前最最重要的一项工作。可是很遗憾，现在人们都把它遗忘了、忽略了，还是躺在十分陈旧的、过大于功的催化净化的高碳排放技术上，继续用能源来换取环保，继续依仗着《欧洲净化标准》这根落后的拐棍，当做“圣旨”，跟在别人后面一步步慢慢爬行。这种做法，难道还不值得我们全体国人，特别是汽车人的反省吗！
按笔者愚见，我们还应当从应用了一百多年的内燃机的效率和燃烧学的角度，去综合考虑既净化、又节能的、创新型的汽车发动机的研发入手，也许会比其它任何新能源汽车发动机的研发工作更为重要。
在此人们一定会说，内燃机的发展已经定型，已无法提高效率，这条道路是走不通的。但如果我们能跳出这种传统的观念，换一种思维方法，在新时期下，抓住节能减排这个主题不放，也许能开辟出“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”的美好前景。联想起上世纪七十年代初期，美国和日本最初提出的汽车尾气治理的一种原始而合理的想法，在排出的汽车尾气中，再次补入新鲜空气，使其进一步化学反应或燃烧，会获得既节能又净化的效果。这一想法，在一些发动机上已经应用了一半，就是人人皆知的把发动机内排出尾气的一部分，通过压力泵和控制系统，再回到发动机气缸内进行燃烧，起到一定的效果。最明显的是欧洲在柴油发动机上，使排出柴油尾气的炭灰减少了许多，这就是一种可喜的成果。但在这补气燃烧技术上，也存在着弊端和失败的教训。那就是企图不用泵、风机或压缩机，凭借文丘里管（VentureTube）原理，在尾气中自动补入新鲜空气与尾气进行混合，进一步化学反应或燃烧后，以更干净的尾气排入大气。这一想法，早在许多发达国家进行过试验研究，从七十年代初期、八十年代后期直到九十年代末期，经过了三起三落的艰难历程，最后都以失败告终。因为人们不懂得：用文丘里管原理是不可能在排气管的尾气中自动补入新鲜空气的。这就使得二次补气这个最原始而合理的想法，因为受到人们思维方式和知识水平的限制，从此打入冷宫，不再启用，致使高碳排放的催化净化技术在全世界一直蔓延至今，未被取代，高碳排放产生的温室效应也得不到控制，这是一件令全世界人民和我国人民十分担心的事。
笔者认为，目前，在我国政府提倡经济转型和节能环保的关键时刻，各级地方政府首先应当在思想认识上有一个大的转变，要把以往追求高GDP值，作为表彰自身政绩的高低，转变为追求科技创新和掌握低碳核心技术，作为表彰自身政绩的高低。应当把着眼点放在国内广大知识群众之中，努力贯彻党中央关于“百家争鸣，百花齐放”的双百方针，决不能“一家独放”，特别在科技领域更应如此。各级地方政府部门和企业家们要支持那些新生的但还是稚嫩的创新思想和创新产品为他们的成长鸣锣开道，从舆论和资金上要优先支持他们的健康发展。而不要等待他们的新技术产品，已经推向市场，可以“摘桃子”了，才向他们资助一点资金，表示一下政府对新技术和新产品的关怀。说实话，中国的知识分子绝大部分都很穷，他们没有经济力量把自己的发明创造变成产品，如果没有政府和企业家们的启动及风险资金的资助，他们的发明创造只能索置高阁，或者永世不见天日，这是笔者的亲身体会。就拿柴油机的发明者迪赛尔来说，他本来是一位法国中产阶级偏上的科学家，生活是较富裕的。可是，因为他所研发的柴油机，一直得不到政府和社会各界的承认和资助，只他一人孤军奋战，耗尽了他所有的财产，最后穷极潦倒，投海自杀。但五十年后，他所发明的柴油机首先在欧洲，直到现在全世界都在应用。这样的事件，在历史上大有人在。我们都很同情迪赛尔这位锲而不舍、毕生奉献的伟大的科学家。希望我们今天不会出现这样的悲剧。笔者坚信，具有五千年文明史的中华民族，肯定能创造出人间奇迹，一定能够解决汽车尾气治理中，“既净化又节能”这对老大难的基本矛盾。
作者简介
陈谟：字天杰，籍贯江苏镇江，1936年6月生。1959年毕业于西北工业大学飞机系，曾任香港专利交易所高级技术顾问、中国航天科工集团航天蓝天达科技有限公司总工程师、现任中国航天科技集团公司中国航天空气动力技术研究院研究员、硕士生导师。
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