综述：可持续、可扩展且可存储的电子燃料与生物燃料在内燃机中的应用前景：推动交通脱碳与先进燃烧技术发展

这篇综述深入探讨了电子燃料（E-fuels）和生物燃料（biofuels）作为碳中性替代燃料在内燃机（IC engines）中的应用潜力，重点分析了氢（H2 ）、氨（NH3 ）、甲醇（CH3 OH）等燃料的生产路径、燃烧特性及对尾气排放（如NOx 、CO2 ）的影响，为交通领域实现“净零排放”（net-zero）提供了技术路径和政策建议。

　　

氢能驱动内燃机的科学依据
氢（H₂
）作为零碳燃料，通过可再生能源电解水（4–9美元/公斤）生产，是交通脱碳的核心选项。其高火焰速度（300 cm/s）和宽可燃范围（4–75%体积浓度）提升了燃烧效率，但易引发回火和NO_x
排放问题。丰田等车企已推出氢内燃机车型，未来绿氢成本有望降至2.5美元/公斤。

甲醇与二甲醚的引擎适配性
甲醇（CH₃
OH）凭借含氧特性降低碳烟排放，其高辛烷值（109）适合高压缩比引擎。二甲醚（DME）的十六烷值（55–60）接近柴油，但需改造喷射系统以应对低黏度（0.18 cP）。中国和欧盟正推动甲醇混合燃料（如M15）在船舶和重卡中的应用。

乙醇燃料的全球实践
乙醇（C₂
H₅
OH）在印度等国已实现4.6%掺混目标，其高汽化潜热（842 kJ/kg）可降低缸内温度，减少NO_x
生成。巴西的灵活燃料车辆（FFVs）证明乙醇引擎可通过调整点火正时优化效率。

氨燃料的挑战与机遇
氨（NH₃
）燃烧不产生CO₂
，但低火焰速度（0.015 m/s）需与氢或柴油混燃。现代等企业开发的氨燃料引擎需解决N₂
O副产物（温室效应为CO₂
的298倍）和腐蚀问题。

低碳燃料的排放协同控制
生物柴油（如B20）结合DPF（柴油颗粒过滤器）和SCR（选择性催化还原）可将PM降低90%。藻类燃料的碳捕获潜力使其LC（生命周期）排放比化石柴油低80%。

引擎建模的技术革新
CFD（计算流体力学）模型可模拟E-fuel喷雾动力学（如甲醇的SMD<10 μm），优化喷射策略。丰田的氢引擎仿真显示，预燃室设计可使热效率突破45%。

结论与政策启示
电子燃料和生物燃料通过现有加油站网络即可部署，欧盟的RED II指令要求2030年可再生能源占比达32%。印度通过乙醇掺混政策每年减少280万吨CO₂
。未来需结合LCA（生命周期评估）和成本分析，制定区域差异化燃料战略。