什么是低碳化学?

热心网友：什么是低碳能源？从目前理解水平上说，是一种含碳分子量少或没有碳分子结构的能源，是现代汽车一种低碳“动力”，广义的说是一种既节能又减排的能源。　　地碳能源特点　　属于一种清洁能源，突出的是减少CO2对地球性的排放污染，同时也对社会性污染排放的减少，如实现欧Ⅲ，欧Ⅳ做出限定，使这两种不同减排体系，尽可能的协调起来；　　— 应该是可再生的，可持续应用的能源；　　— 对汽车的运用来说，要高效，适应环境性能好；　　— 尽可能的促使实现大规模化产业应用；　　— 要讲全生命用期的节能减排放果，如某种能源在生产中产生大量碳排放物，或用大量的水来制造，要用大量的电来维持，还要大量稀缺物质消耗，都要科技上给予减低和消除。　　目前一些汽车能源的含碳能初步分析： 燃料种类 化学分子式 分子量 汽车理论 　　空燃比 体积比 折标煤系数（kg标煤/kg） 汽油 以C8H18为代表 11414.858.41.5195柴油 以C16H34为代表 22614.584.21.4676天然气 CH416.0516.759.521.6901液化石油气 C3H844.1115.723.81.5464甲醇 CH3OH326.477.140.6915乙醇 C2H5OH469.9814.30.9285二甲醚 CH3OCH3468.9814.30.9693氢气 H22.0234.52.384.0922　　从实事求是出发，衡量各种能源利弊看，目前柴油应用比汽油好，但中国柴油供应量和含硫高是大问题；天然气，液化石油气来源丰富，含碳量比汽、柴油低，利用比较快；醇类燃料可降低碳排放，目前已有少量加入汽，柴油混合使用中，纯化应用还有一定困难；二甲醚是一种化工产品，属中低碳燃料，宜推广，氢能是一种脱碳型燃料，但目前科技水平看提取效率低，成本高，储存难有待较长期期待。　　上面讲多属于石化燃料，在现实中仍居主导地位，但总有一天会用光的，因此一定要发展可再生能源，而且是无污染的可持续的。如太阳能，风能，地热能，海洋能，生物质能，核能等来源广泛，全球汽车产业都在探索应用之中，特别是太阳能，风能已成为重点产业快速发展中，可用于汽车的一次能源或二次能源上，随着时间空间转移，会越来越多的。　　科学家推测，有朝一日核聚变能开发应用于社会上发电，给全球电能供应产生巨大的突变，将转化为一种不要钱，用不完的电。由此供应给电动汽车的电也是用不完的。最近三、四十年，全球主要国家，包括中国都在加紧研制核聚变项目。科学家推测乐观的三四十年后可以获得应用，但本世纪中，即使是悲观派也认为是可以获取的，当然这只是一种科学的猜想，但不是幻想，而是现实的推论，这对于汽车业者都是一个最好期待的信息吗？　　二十一世纪将是一个汽车能源多元化应用世纪，至今还很难有一个科学的定论，由于科技进展不确定因素太多，全球汽车业的燃料应用可能形成下图所列出的一种状态。　　近年，全球汽车产业对汽车CO2排放方面的研究下了很大功夫，取得相当大的进展。一种以标准型轿车为代表，每公里排放多少克CO2的趋向，已经得到各个方面认可，即将成为一种地区性强制标准，准备实施。　　加州对各地区，各国车辆CO2排放水平作了测定。从图上看，美国显然处于劣势，这是大型车辆应用太多的效果，每车平均都在250克/公里范围，加州目前虽然高，但也制定地区标准，加以严格限制。中国、澳大利亚处于中等排放水平，目前中国每车排放处在180克/公里左右，欧盟、日本比较低，约处在140克/公里左右。　　关于汽车的节能，美国习惯按每加仑跑多少英里来计算，按下图示情况看，欧盟和日本居优势，中国，澳大利来居中等地位，而美国仍是“油老虎”。这样，如果与上面CO2排放量对比，可以看出，节能与减排效果基本是一致的，大家都要往节能减排方向努力。　　在发达国家中，汽车用量占CO2排放量25~28%。2008年11月欧盟议会通过了以轿车为代表的CO2排放法规总体规划2012年要达到130克/公里，尽管汽车企业提出种种困难，但仍认为要坚持实施。到2020达到95克/公里。　　欧盟还提出，到2012年，对CO2超标的新出产的轿车，要实行惩罚措施，惩罚金额将按超标比例递增。超过目标3克以内每1克罚5欧元，超2克罚20欧元，超3克罚45欧元，要是超标4克将罚140欧元；而从2015年开始，每超标1克，都将被罚95欧元。法国政府2007年12月推出bonus-malus计划，规定CO2排放小于60克/公里，奖5000欧元，101-120克/公里奖700元，131-160，不奖不罚，如超过的161-165克/公里罚200欧元，166-200克/公里罚750欧元，超过200克/公里罚2600欧元。在法国2008年CO2排量低于130克/公里乘用车同比销量增长46%，英国SMMT发布2008年新车平均CO2排放量为158克/公里比2007年减少4.2%，比2006年减少16.8%，目前英国已有236个车型排放在130克/公里以下。这样对欧盟汽车产业的减排，提出了巨大的挑战，同样，也是对全球汽车产业提出的严重挑战。　　电动汽车的产业化　　从总体上看电动汽车属于低碳汽车范畴，我国目前正按着以电动汽车为主流，辅其他新能源汽车共同发展的路线进行。日本作为电动汽车产业化的先行者，他们对电动汽车的评估是：　　电动汽车不能简单理解为传统汽车加电机，电池的产品概念，它是国内外众多高科技集成化，连续化和阶段性的融合和应用的成果，即使是对传统的产品，也要进行大力的改进，这包括内燃机在内，以此构成新世纪汽车产业新一轮产业革命的动力。　　目前，国内外五花八门的新能源汽车太多了，简直是眼花瞭亮，但所有这一切都不是赶时髦，而是都在探索走产业化道路的可能性。现在国内电动汽车已经具备产业化条件，要下力量推动电动汽车从示范性阶段转而产业化，这是新能源汽车产业一项核心任务。　　那么，什么是电动汽车的产业化呢？应当明确，电动汽车的汽车不单纯是科技发展问题，而是一种社会学和经济学上问题，我们汽车产业过去吃亏不少，主要是光在科技上努力，而在产业化上都体验不出来，结果使前面一切努力都化为乌有。所以电动汽车的产业化就是让多少年来，国内外众多高科技成果，通过社会有效管理，集聚起来，经过吸收，消化，融合，转化为社会生产力。　　经过十多年来实践努力，我们已经提出“三纵，三横”的技术路线，为了更好实现产业化，我们应形成一种“三纵、三横、三系统”的产业化路线，这是促进电动汽车从科技范畴，走向社会生产力范畴有力措施。　　“三纵”是纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车；“三横”是高效能动力电池，先进的电机技术和信息化的驱动电控系统技术，“三系统”是新型电动汽车产品设计和制造系统，特别是计算机上的建模和工程辅助分析的应用；新型能源的开发和应用管理系统，以及社会应用工程、新型商业模型和法规、政策、标准等，这就构成比较完整的电动汽车新型产业和实现产业化的三个平台。　　当前，混合动力汽车技术已经成熟，要大力推进产业应用和商业化进程，特别是插入式混合动力汽车和中、低度的混合动力汽车要快点进入轿车领域，进入百姓家庭，纯电动汽车在动力电池上已取得很好进展，锂离子电池产业化前景良好，要设法尽快进入实用，以取代铅酸电池和镍氢电池，现在国际上都不用了，我们还倡导这种电池并不是高明的办法。燃料电池的研发，近来有不少争论，但谁也没有否定它的良好前景，只是在时间段上有看法，为此，要针对科技难关进行攻关，从战略上看它是一种脱炭型产品，从长远战略上思考，前景很好，有些科技难关总是可以攻下来的，近日本田汽车宣称，将赌注押在燃料电池上，已于汤浅株式会社合作，开发新型的燃料电池，因为它是最清洁的汽车动力。同时，我们也要看到，太阳能，风能等可再生能源加速发展，这时发展电动汽车，实现全过程的绿色产业和减少国内火电供电的污染有很大好处。　　为此，从新能源汽车产业来讲，先把电动汽车产业搞起来，同时兼顾其他新能源汽车的发展，我们就会很好的抓住新能源汽车产业生产力的序列化，一步一步有区别的，有目标的，主动的向前推进！

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　　1. 二氧化碳工业废气和工业废水的资源化利用技术

　　在二氧化碳资源化利用和工业废水处理回用技术方面，实验室将集成高效催化二氧化碳合成全降解塑料技术、高效催化二氧化碳与甲醇直接合成碳酸二甲酯技术、二氧化碳全降解塑料改性应用开发技术及工业废水催化处理及回用技术。以示范、辐射和产业化带动整个工业废气二氧化碳资源化利用产业的升级，促进工业废水处理回用技术的广泛产业化应用。

　　主要研究内容包括：

　　(1)二氧化碳高效固化全降解塑料技术的开发与大规模产业化。

　　(2)二氧化碳高效固化为碳酸二甲酯的研究与产业化

　　(3)二氧化碳全降解塑料改性及推广应用示范生产线建设

　　(4)工业废水催化处理及回用技术研究

　　2. 清洁能源技术

　　在清洁能源技术方面，实验室将主要开展燃料电池技术及关键材料及太阳能电池材料与技术的研究开发。

　　主要研究内容包括：

　　(1)燃料电池技术及关键材料

　　1)燃料电池新型催化剂、膜材料、膜电极等关键材料的开发;

　　2)燃料电池应用技术开发，将进行便携式燃料电池的量产技术及装备、催化剂的量产技术及设备和燃料电池集成产品等开发工作。

　　3)高温燃料电池质子交换膜的研制。

　　(2)有机薄膜太阳能材料与技术

　　1)卷绕法处理柔性导电衬底，包括：膜的清洗、烘烤和蚀刻;

　　2)综合考虑激子扩散、载流子收集和光吸收，在柔性导电膜上通过精确控制膜厚卷绕式真空蒸镀附有混合异质结的三明治型高效发电区，要求薄膜晶区大，晶界少，电子给体分子以横卧模式有序排列;

　　3)卷绕式丝网印刷能量存储密度高的蓄电区;

　　4)高温、高湿和弯折等恶劣环境下柔性薄膜器件的光电转换效率、能量密度等性能的稳定性。

　　3. 过程节能技术

　　针对受热、质传递控制的不同反应过程，研究热、质传递对反应过程的影响机理和强化方法，分析热、质传递过程对物性参数和化学反应条件的变化及对反应动力学的影响。建立物系相似、相容，生产工艺流程相似或互补的过程工业系统的物料流程模型和能量流程模型库，提出通用的过程工业物流与能流耦合匹配的规则;发展基于过程物流和能流耦合的全局优化的系统节能流程集成与优化的策略方法;建立面向反应和分离单元、反应和反应单元的过程耦合强化共性理论。建立过程耦合强化工艺流程超结构的数学模型，并开发相应的求解策略，发展从反应到分离的节能流程集成策略和优化方法。提出实现反应与反应过程耦合强化的内在规律，从源头实现资源的有效利用，探讨反应和反应过程耦合强化的共性科学问题。