一个多世纪以来，人类的每一次工业进步（蒸汽机和煤炭、内燃机和石油），都与能源应用的变革不可分割，都享受了能源应用带来的红利。

第一次工业革命开创了以机器代替手工劳动的时代，蒸汽机和煤炭能源的应用，成为主角。石油的发现和内燃机的发明，为第二次工业革命带动人类进入“电气时代”，创造了多用途的动力平台。适应第三次科技革命，内燃机将在应用新能源上，再次实现转型升级，以此完成信息控制技术的革命和自身的进步。

作为现代交通运输装备不可或缺的内燃动力，面对低碳、清洁、可再生能源应用，制造体系中的技术链、产业链和供应链，都将面对高质量转型升级的挑战。

既如此，不妨先认识一下必须面对的新能源吧！

一、乙醇（C2H5OH）：

乙醇（Ethanol）是一种有机化合物，结构简式为CH3CH2OH或C2H5OH，分子式为C2H6O，俗称酒精。

乙醇在常温常压下是一种易挥发的无色透明液体，低毒性，纯液体不可直接饮用。乙醇的水溶液具有酒香的气味，并略带刺激性，味甘。乙醇易燃，其蒸气可与空气形成爆炸性混合物。乙醇可与水以任意比互溶，与氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶。

乙醇可用于制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等，医疗上常用体积分数为70%-75%的乙醇作消毒剂。乙醇在化学工业、医疗卫生、食品工业、农业生产等领域都有广泛的用途。

我国确定将乙醇纳入交通运输装备用燃料，始于上世纪末和本世纪初时期。2017年9月13日，由国家发展改革委、国家能源局、财政部等十五部委联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》。方案要求，到2020年，我国全国范围将推广使用车用乙醇汽油。

2021年10月31日，中共中央办公厅 国务院办公厅印发《粮食节约行动方案》中，（十一）加强粮食资源综合利用。有效利用米糠、麸皮、胚芽、油料粕、薯渣薯液等粮油加工副产物，生产食用产品、功能物质及工业制品。对以粮食为原料的生物质能源加工业发展进行调控。自此，乙醇汽油的制备、推广应用在我国开始进入退市期（笔者认为）。

在全球范围内的美洲，乙醇汽油仍将有广泛的消费市场。因为那里乙醇汽油的原料富有（广袤大地上的玉米和亚马逊流域生长的甘蔗），加之乙醇汽油低碳燃料的特性和具有环境友好的优势。其实，推广乙醇汽油应用，唯一的影响因素就是制备乙醇的原料是否具备价格优势下的供应和保障。

二、氨（NH3）：

氨气（Ammonia），是一种无机化合物，化学式为NH3，分子量为17.031，标准状况下，密度 0.771g/L，相对密度0.5971（空气=1.00）。是一种无色、有强烈刺激气味的气体。

氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，能在水中产生少量氢氧根离子，呈弱碱性。在常温下加压即可使其液化（临界温度132.4℃，临界压力11.2兆帕，即112.2大气压），沸点-33.5℃，也易被固化成雪状固体，熔点-77.75℃，溶于水、乙醇和乙醚。在高温时会分解成氮气和氢气，有还原作用。有催化剂存在时氨气可被氧化成一氧化氮。氨气常用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。氨气可由氮和氢直接合成而制得，能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜，人吸入过多，能引起肺肿胀，以至死亡

进入本世纪，随着人类对碳排放控制要求的不断提高，交通运输装备动力和基础设施建设装备动力，选择可再生低碳清洁燃料以实现低碳运行，形成了产业发展的共识。氨，以固有的零碳属性，引起燃料消耗业界的高度关注，开启了动力燃烧燃料应用的基础研究和工程化应用研究。

中国是发展中国家，既是农业大国，也是人口大国。2021年国家发布《粮食节约行动方案》，提出对以粮食为原料的生物质能源加工业进行调控，明确中国的能源消耗不能与土地争粮。以我国现有6800万吨氨产能（为18亿亩土地耕种保障化肥供应）的产业现状，同样，氨燃料也绝不能与粮食争化肥。这就是现状，也是底线。

氨燃料的制备原料主要是煤炭和天然气，天然气我国对外依纯度超过50%，存在原料保障和安全供应问题。如果用煤炭作原料制备氨，又存在制备端二氧化碳排放问题。

如果选择可再生能源制备氨，与氢能一样，第一个挑战是制备氢能的能量消耗保障和成本，第二个挑战是制备氢消耗的能量是不是可再生能源？是不是符合“碳中和”的发展的原则。

三、氢（H2）：

氢（Hydrogenium），是一种化学元素，元素符号H，在元素周期表中位于第一位。

氢通常的单质形态是氢气，无色无味无臭，是一种极易燃烧的由双原子分子组成的气体，氢气是最轻的气体。医学上用氢气来治疗疾病。氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦耳的热量，是汽油发热量的3倍。氢燃烧后的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境。氢的重量特别轻，给储备、携带、运送等带来不便。

氢是一种能量密度很高的清洁可再生能源，但因其特殊性质，致使其难以实现常温常压储存。因氢气的燃烧速率极高，对密闭空间泄漏的防范等级要求也极高。氢气的爆燃（爆炸）危害及破坏程度极大。

推广使用氢能的第一个挑战是制备氢能的能量消耗，第二个挑战是消耗的能量是不是可再生能源。否则，碳排放或者前移或者转嫁，“碳中和”就无从谈起。

氢气可由大化工制氢提供，安全和成本是氢能产业发展最大的挑战。氢气的制、储、运、加注系统投资成本，输配送系统安全管控和使用安全监控，构成了氢能成本、基础设施成本、应用端成本和全产业链安全管控的多维挑战。

解决氢能产业建设和使用全链条成本控制、安全管控问题，甲醇在线制氢技术和装置由此诞生，并在我国形成了商品化应用，开启了产业工程化的基本建设。

该技术的推广应用，既规避了氢气制、储、运、加注系统投资成本强度大的挑战，还因系统氢气供给的短链优势，可以极大地降低使用安全风险。由此给氢能产业发展和氢气应用，开拓了更加宽泛的创新思维和应用市场。

四、甲醇（CH3OH）：

甲醇（Methanol）又称羟基甲烷，是一种有机化合物，是结构最为简单的饱和一元醇，其化学式为CH3OH/CH4O(其中CH3OH是结构简式，能突出甲醇的羟基)。

甲醇燃料可替代汽柴油，用于交通运输装备的动力燃烧。还可用于锅（窑）炉取暖和烧结、炊事餐饮、果蔬大棚气肥机、食品烘焙、烟叶烘烤等行业的热力燃烧。

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，目前，选择利用可再生能源电力制氢，与捕捉回收的二氧化碳合成甲醇，既可补充替代石油燃料，保障国家能源安全，又可对超额产出的二氧化碳资源实现综合利用。可再生甲醇能源，正在逐步成为实现“碳中和”首选的主流能源。

甲醇属于常温常压液体燃料，甲醇燃料含氧，甲醇燃料输配送体系可与现有的汽、柴油体系共享。

甲醇质量储氢密度12.5%（125公斤氢/吨甲醇）；70MPa高压气瓶储氢，质量储氢密度约4-6%；低温液态氢（-253℃），质量储氢密度约7%。

甲醇是含氢量最高的一种液态燃料，常温常压下，1升甲醇含98.8克的氢（0.79kg*12.5%）。纯氢在-253℃液态下，1升含氢量达到70.8克。甲醇在常温常压下，含氢量（储氢密度）高于加压低温冷却状态下的电解水制氢。

甲醇燃料是上述四种新能源中，完全具备既能满足内燃机动力燃烧应用，又能满足锅（窑）炉等热力燃烧应用的新能源。甲醇燃料由可再生能源而来，甲醇燃料常温常压液体状态，甲醇还具有氢能储备的绝对优势！也就是可再生清洁能源储备的优势！

作者：魏安力 杨慧中

编辑：杨慧中

来源：今日头条