為什麼這麼多人覺得熱機沒前途，必將被電**所取代（鋰離子電池，燃料電池）？

02-09

為什麼這麼多人覺得熱機沒前途，必將被電**所取代（鋰離子電池，燃料電池）？熱機也可以做到污染很少阿，比如燃燒氫的熱機。熱機也可以做到很高效率阿，目前柴油機能做到百分之四十，根據卡諾循環，熱機理論效率只決定於高低溫熱源的溫度。假設氫氧燃燒溫度可達3000k，環境溫度300k，那麼效率就是百分之九十了。這效率真心不低了。從環保和效率兩方面，熱機都有很大的提高潛力。可這麼多人還提問將來電動車會普及？是受新聞洗腦了嗎
ps
傅某估計拉黑我了，在他的答案下面回復不了他的問題：您鋰離子電池機理還不懂吧？

我在此回答下：哥也燒過爐子，塗敷過電極，炭黑四氟化碳活性物質製備電極材料，做過xrd，壓過電池，用過電化學工作站，測過充放電曲線。鋰離子不就是充電了，跑到負極，放電了再跑到正極去嗎。機理複雜嗎？就跟壓彈簧差不多。只不過彈簧是機械勢能，這裡是化學勢能。
by the way，不知道這種問了問題，又拉黑別人是什麼行為?看著對方沒法回答很爽？

關鍵問題不在於效率，而在於資源是否可再生。

雖然我國目前以煤為主的電力產業結構仍需調整，但相比之下，依然是電能的可持續性要優於燃油。

從碳排放的角度，可控的發電，也優於燃油。以我國電力產業管理和結構失衡為由抨擊新能源產業的，均是舊有產業在作祟。

第一，能耐受3000K的材料不是沒有，但製成的發動機也太昂貴，不適合商用。

第二，即使材料的價格降到可以接受的程度，答主自己也說，假設氫氧焰溫度有3000K, 實際上能不能，我不知道，稍微查了一下維基：氫氧混合氣好像只有570C。

--------------------誤：570C是自燃溫度-------------------------------------------------------------------------------

第三，你開個車上下班，半小時時間，溫度變化2500K+，就算這段時間夠溫度升上去，又不知道有多少能量在降溫的時候浪費掉了。

時隔兩年多才發現題主在題目里婊我了，想了解原因的看此回答的評論即可。

-------下列為原答案------

既然用到氫氣氧氣了，何苦不直接使用燃料電池呢？現在已經有了完整的產品和實際應用，普通條件下就能有很高的效率，不需要像熱機一樣用到那麼高的溫度，單論燒氫的性價比，燃料電池可以說全面超越熱機。

再說熱機燒氫吧，日常使用中氫氧燃燒怎麼到3000K啊？

為了提高熱機的利用效率我得設法搞一套能耐受2700多攝氏度的設備，還得盡量避免設備里的熱擴散，做到最好的隔熱，最後還得保證整套設備的安全，要做好氫氣的貯存，考慮其他設備在高溫下的運作等等。

為了保證熱機這理論下的90%利用率，得付出額外不知多少的成本，這怎麼跟燃料電池比？

頓時又一次明白為什麼鋰電/新能源驅動的機子有希望取代熱機驅動了。

當然遲早要被取代啊。但換句話說，現在當然還取代不了啊。

熱機的優勢是大規模火電利用，這點現在的SOFC系統是無力取代的。所以熱機至少在2050年（大概都是這麼估計的）之前還會是發電的最大頭，後面火電逐漸就會走下第一的位置，至於什麼時候會被電池取代就說不好了。

但說火電遲早被取代也是道理充足的。

火焰溫度的問題。3000K是氫氧當量比絕熱燃燒 溫度，本來就是個理論值。也就是你要把氫氣和氧氣按當量比混合，絕熱燃燒，按焓或者內能衡算大概是3000K的絕熱燃燒溫度。真的熱機利用的時候，能燒到3000K？3000K都把產物激發了。比如氫氧燃燒，3000K是按產物是H2O算的。真的燃燒如果到3000K，產物估計什麼自由基都有了。而且我們都知道輻射強度可以認為跟溫度是成四次方關係的。3000K。。。。。。腦補一下那個輻射損失有多高。
循環溫度的問題。火焰溫度是火焰溫度。就算假設真有3000K的氫氧燃燒，產物3000K的H2O走循環？Σ( ° △ °|||)︴真的是要嚇尿了。現在的汽輪機就算是超超臨界汽輪機，最高溫度也是到不了1000K的啊。3000K。。。。。。汽輪機廠技術人員要集體自盡了。假設900K的超超臨界汽輪機組，理論效率 也只有66.7%啊。實際上整個循環下來，各種損失，效率有40%出頭就差不多了。（應該沒記錯）
還是循環溫度的問題。好單靠汽輪機靠不住。氫氧燃燒靠不住（話說如果有氫氣誰用來燒啊，PEMFC穩穩的啊），我們換別的燃料。比如甲烷？燃氣輪機先利用高溫燃氣+汽輪機利用餘熱走熱電聯產？燃氣輪機的循環最高溫度有多少？也就個1600~1700K吧，再高，幾十萬一個的高溫陶瓷葉片表示我要炸啦！能耐3000K的葉片材料。。。只能想想。那一個典型的熱電聯供系統效率能到多少？50%多。最好的可以略微超過60%。不能再多了！
卡諾循環的問題。比如1600~1700K的循環高溫，理論效率也有80%多啊。為什麼跑起來只能50%多的效率？因為卡諾循環完全是個理想循環。首先是實際循環本身總是伴隨著各類損失，這些損失只能盡量減少無法完全規避。所以即便是理想的循環方式，也達不到理想的循環效率。然後更重要的是循環方式，燃氣輪機、汽輪機分別是Brayton和Rankine循環，都是等熵+等壓交替的過程。理論TS圖是一個橫躺的曲邊梯形，再加上各類損失基本就是個曲邊四邊形，與理論卡諾循環的長方形TS圖一比，效率高下立判。那為什麼不用卡諾循環呢？因為做不到啊。理論上Stirling機是屬於等卡諾效率熱機。但是Stirling機現在基本也就學生科創大賽玩玩，沒實際用處。為什麼？因為Stirling機是外燃機，燃燒後與工質換熱做功。這裡面熱損失大了去了。而且還有成本問題、響應問題、功率調節問題，各種。具體不說了，總之這貨理論效率高，實際效率低，完全是靠不住的。（類似透平界里的Boundary Layer Turbine？）
適用場合問題。以上這些都是講火電爬升效率會遇到的問題。但電池現在被大量研究不只是理論效率更高的問題，還因其小型、可攜帶性、廣泛適用的特點。火電的特點是什麼？越是大廠大設備，效率越高，污染越低。越是小型，你們懂的。而大型的這些發電設備，啟停都是一大筆經濟投入或者損失。換句話說，火電是難以讓「小型」「效率」「啟停方便」「清潔」等標籤同時生效的。而電池如果發展成熟了，是真的可以的。而且電池可以解決除發電外同樣重要的一個問題：儲能。現在已經開始開始提分散式電力供應了，屋頂裝個太陽能電池板，家裡搞一套SOEC堆，充充電自己用多了還可以賣電網。火電錶示望塵莫及。

總的來說，火電仍然是目前首選的大規模發電的首選。但說火電沒前途也是對的，如果這個時間尺度看得很遠。電池的研究當然不是沒用的，這麼多電池企業都懂悶聲發大財，哪會投錢做個沒戲的玩意兒？

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利益相關：本科鍋爐系。Boss做燃料電池。轉行計算化學，無利益相關。

化學能，內能，機械能，電能。

化學能，電能。

如果設備成本不是差價大的離譜，大部分人都會選後面一條路吧？而且前面一條一看就小型化無望…

電池理論優勢兩個一個消耗 Verbrauch

一個當地排放 lokal Emissionen 到現在沒有找到一種高功率同時高能量密度的電池好比這個電池既要能100衝刺也能夠馬拉松另外你使用壽命要足夠長這個又跟你SOC有關係所以熱機的退役我覺得不會是突然的應該會通過一個hybrid過渡

看來你空跟著老師做了一堆實驗，但是理論課根本沒學好。不用做一個實驗，用物化算就能算出來，相同內容的熱機的功率是要犧牲效率作為代價的，而電極的極化電流負荷遠超任何正常工作電極的實際電流，更不用說燃燒本身已經是巨大的熵增過程了，你熱機怎麼設計都沒法把這部分熵增彌補回來。熱機潛力比燃料電池差遠了。

新聞媒體中電動車的優勢大概就是無污染，零排放了。但對於廢棄電池造成的污染，和製造電池中的污染能耗則不提，這種選擇性忽略真的好嗎？特別對於中國來說，燃煤發電造成的污染未必小雨清潔碳氫燃料內燃機排放污染，甚至還略大。

考慮到效率問題，傳統的燃煤火力發電效率，傳輸電的損失，充電的損失，電池放電的損失，這些電動車使用過程中間的能量損耗摺合後的總體效率，真的比內燃機效率高嗎？

現在看來電動車使用成本向對於燃油車低，第一因為中國的汽油中大量的稅收成本（一半以上），導致燃油車比電動車負擔了更多稅務成本，第二是因為中國的電力大部分採用煤炭發電。

隨著將來環保的重視，發電可能更多的由天然氣發電或者核能發電，或者太陽能發電，到時候電價肯定會成倍上漲。等電動車普及後，政府肯定會在電動車用電電價上加入大量的稅。到那時候電動車的使用成本會比內燃機汽車低嗎？

卡諾循環效率是理論效率！實際當中，綜合各種因素之後，一來達不到這麼高的溫度，二來實際效率遠低於理論效率。

至於發電技術，短期內應該還是熱機為主。畢竟FC還不成熟，各種新能源也有著各種問題尚需要完善。

我最煩討論這種問題的，首先說電清潔啊高效啊的什麼根本不知道電是從哪兒來的，或者一談起來就會說水電風電都是無污染的，80%以上的電力是火力發電來的，而且水電對環境生態的影響不是短時間體現的，綜合來說，水電影響最大，其次風電，其次火電，電的源頭還是煤，這和熱機沒有任何區別，而且是熱能的利用變成電能，更加方便，高效，