清洁能源汽车

教案年月日NO：教师姓名授课形式新授授课时数2授课日期授课班级章节名称第十章其他清洁能源汽车教学目的1、了解气体燃料汽车的定义、结构及工作原理2、了解生物燃料汽车的定义、种类教学重点气体燃料、生物燃料的定义、结构与工作原理教学难点气体燃料汽车的工作原理更新、补充、删节内容无使用教具投影仪课外作业乙醇燃料汽车是如何工作的？课后分析教研组长审阅日期授课主要内容或板书设计第十章其他清洁能源汽车第二节生物燃料汽车一、生物燃料的定义二、生物燃料的种类和来源1、来源2、生物燃料的种类酒精、替代燃料、生物柴油、工业酒精三、生物燃料的获取方式与发展方向1、燃料乙醇2、生物柴油3、纤维素乙醇4、合成生物燃油5、微藻柴油五、生物燃料汽车1、甲醇燃料汽车2、乙醇燃料汽车3、二甲醚燃料汽车课题第十章其他清洁能源汽车教学环节教学内容教学方法时间分配[组织教学][引导新课][讲授新课]检查学生人数，宣布上课。气体燃料汽车【gasfuel-poweredautomobile】利用可燃气体做能源驱动的汽车。汽车的气体代用燃料种类很多，常见的有天然气和液化石油气。第十章其他清洁能源汽车第二节生物燃料汽车一、生物燃料的定义生物燃料(biofuel)泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料。可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。所谓的生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质。它包括、动物和微生物。不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，这新兴的燃料是可再生燃料。二、生物燃料的种类和来源1、来源传统来源是专门培植为生物质燃料原料的作物，有主要在美国出产的玉米和黄豆；主要在欧洲的亚麻籽和油菜籽；巴西的甘蔗；东南亚的椰子油。工业、农业、林业、一般家庭制造出的可生物分解的产物都可以作为原料，如稻草、麦梗、稻糠、木材、粪便等。这些原料经由无氧消化转换为生化气体。制成燃料的生物质，其原料常常是一些未被充分使用的废弃物，像稻秆与动物废弃物。至于木材与草的品质并不直接影响能量产生的多寡。新型来源是许多科学家开始研究使用藻类或蓝菌作为另一种生物质燃料的原料，以增加能源效率，减轻生物质能源可能对农产品价格的影响。藻类原料应用的层面包括生物质柴油、甲醇、乙醇、甲烷，甚至氢燃料等。2、生物燃料的种类（1）酒精：有机化合物，由于含有一个羟基而与碳水化合物有明显差异。甲醇和乙醇是两种最简单的酒精。（2）替代燃料：甲醇、变性乙醇及其它酒精；含甲醇、燃料乙醇及其它至少含有85％酒精含量的汽油混合物或酒精与其它燃料的混合物；天然气；液化石油气；氢气；煤提取的液化燃料；从生物材料中提取的非酒精燃料（例如生物柴油）。（3）生物柴油：一种可生物降解的运输燃料，适用于柴油发电机，通过有机提取的油和脂肪之间发生酯交换反应而产生，生物柴油现在是柴油燃料的组成部分，将来也许能够取代柴油。2分钟3分钟讲解板书15分钟讲解板书10分钟讲解板书15分钟（4）工业酒精：含有少量有毒物质的乙醇，例如甲醇或汽油，其有毒物质通常不易通过化学或物理方法除去。三、生物燃料的获取方式与发展方向获得生物燃料的途径主要有三种：物理转化、生物化学转化、热化学转化，生物燃料不同转化途径在技术路线、生产成本以及相应产品诸方面均有显著差异。生物燃料的发展方向主要有：1、燃料乙醇燃料酒精（AlcoholFuel）主要是指通过生化工艺生产的前四种脂肪族酒精（甲醇、乙醇、丙醇、丁醇），他们的物理化学特性与汽油相似，是替代汽油的重要发展方向，一般采用生化工艺生产，也称作生物酒精（Bioalcohol）。脂肪族酒精的化学式是CnH2n+1OH，辛烷值都与汽油相近，但是能量密度差异较大，n值越大能量密度越大，丁醇（n=4）的能量密度接近汽油，丙醇、乙醇、甲醇依次降低。理论上讲，丁醇是汽油的最佳替代品，但是相对于甲醇和乙醇，丙醇和丁醇的生产工艺复杂。甲醇极易挥发而且有剧毒性和腐蚀性，难以作为交通工具燃料广泛应用，而且能量密度最低，无法直接在汽油引擎中燃用。因此，燃料酒精主要以燃料乙醇（Bioethanol）为主，燃料甲醇、燃料丙醇和燃料丁醇目前都较为少见。燃料乙醇（EthanolFuel），也被称为生物乙醇(Bioethanol)，是燃料酒精中最为成熟、发展最快的一种。基于能量密度的差异，汽油引擎无需改进便可以燃用15%以下比例的乙醇汽油，经过改进后便可以正常燃用任何比例的乙醇汽油。燃料乙醇生产的常用方法：种植富含淀粉、糖分的生物原料，直接经过发酵，蒸馏提纯即可得到。不同国家依其优势不同而采用不同的原料：巴西、印度、南非的燃料乙醇制备原料主要是甘蔗，美国大部分使用玉米和小麦，中国使用玉米、小麦、大米、木薯、甘薯等多种原料。2、生物柴油生物柴油，又称脂肪酸甲脂，是从植物油、回收厨用油或者动物脂肪中提取的长链脂肪酸烷基酯。生物柴油最初诞生于巴西，1980年研究成功，同年美国即明确提出了以生物柴油替代石化柴油的战略，成为最早研究应用生物柴油的国家，但是目前生物柴油的主要生产和使用却集中在欧洲，其中德国是生物柴油最大的生产国和出口国。生物柴油生产的常用方法是：种植高植物油作物（如油棕榈、大豆、微藻、椰子、向日葵、花生、乌桕、麻），进而压榨萃取植物油，再通过酯交换反应等技术生成脂肪酸烷基酯（与普通柴油的物理化学特性极为相似）。废弃食用油和废弃脂肪也可以作为原料，不过需要进行净化处理。3、纤维素乙醇讲解板书15分钟讲解[布置作业]纤维素乙醇的发展是为了代替以粮食为原料的燃料乙醇，成为汽油的替代品。所有的绿色植物的主要结构都是纤维素，它的分子是由糖组成的长链，如果能够打开这些分子释放其所含的糖，就能发酵生产乙醇。纤维素乙醇的生产工艺基本包括五个环节：预处理、固液分离、水解、糖化和发酵处理、蒸馏提纯。其中最大的技术障碍在于预处理环节，即将纤维素转化为通过发酵能够分解的成分，目前高温高压下浓酸催化的方法存在效率低、成本高、环境污染的缺陷，寻找能够有效降解纤维素的酶蛋白是最为主要的攻关方向。4、合成生物燃油合成生物燃油是Biomass-to-liquidfuels(BTLfuels)的中文翻译，它是生物燃料的另一个重要技术突破方向。该技术脱胎于煤液化的“费-托合成”技术（FTS），1923年由从事煤炭研究的德国人费希尔和托普希发明，可以将煤炭、天然气转化为液体燃料。如果用生物原料替代煤炭、天然气等石化燃料，由FTS法制备的燃料就是合成生物燃油，也被称为生物质液化油。FTS技术可以将生物合成气（Bio-syngas，即H2和CO的混合气体）在特定温度、压力和催化剂条件下反应规定时间后生成直链脂肪烃(CxHy)的过程。通过该技术可以得到丰富的产品：甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、丁烷、汽油、柴油、蜡等等，取决于温度、压力、时间和催化剂。5、微藻柴油现在利用植物油脂加工生产生物柴油的工艺技术已经比较成熟，微藻细胞中油脂的性质与植物油脂很相似，利用微藻油脂加工生产生物柴油，技术上完全可行。五、生物燃料汽车生物燃料汽车就是以生物燃料为能源的汽车。目前主要有甲醇燃料汽车、乙醇燃料汽车、二甲醚燃料汽车三大类。1、甲醇燃料汽车甲醇燃料汽车是指利用甲醇燃料做能源驱动的汽车。甲醇作为燃料在汽车上的应用主要有掺烧和纯甲醇替代两种。2、乙醇燃料汽车乙醇汽车是使用车用乙醇汽油作为主要的动力燃料的机动车。乙醇燃料已成为国际上普遍公认可降低环境污染和取代化石燃料的主要资源。3、二甲醚燃料汽车二甲醚作为环保、清洁、安全的新型替代能源，已经得到国际社会的公认。二甲醚是汽车发动机，特别是柴油发动机燃料的理想替代品，是柴油发动机的理想燃料，与甲醇燃料汽车相比，不存在汽车冷启动问题。它还是未来制取低碳烯烃的主要原料之一。1、乙醇燃料汽车是如何工作的？宣布下课板书18分钟讲解板书10分钟2分钟