现在5月，北京科博会上展出一辆空气动力大巴，得到了央视《新闻联播》等报道。产品展出者说明这种利用源源不断的空气作为动力源的客车，听上去似乎是最佳的交通化解方法：资源取之不尽，排放也是无污染的空气——这特别诱人。搜索可知，该企业还曾以此进行集资，但遭到反传销网等机构的批评，指其为原始股集资骗局。空气动力汽车背后的原理到底是啥子?

　　空气动力汽车本不是啥子新的技术，最早可以追溯到 1820年。当时主要设想是类似有轨电车的设计，轨道沿途铺设高压气管，给发动机提供高压空气，驱动车辆在轨道上行驶，当时还有壹个名字，叫 “Pneumatic Railway”。然而由于当年的技术条件所限，这种机车并没有真正生产出来，直到70年后，基于压缩空气的发动机车，开始陆续上市并投入运用。

　　早期的气动发动机，都是采用了蒸汽机一样的结构，体积庞大，效率低下，并不能化解城市的交通难题，而一百多年以后的今天，空气动力发动机有了长足的提高。发动机越发紧凑精细，效率也明显升高，这让大众动起了空气动力汽车的脑筋来。

　　空气动力汽车进步了一百多年，诸如美国、法国、韩国都开发出了自己的产品。比如法国的雪铁龙企业就曾公布，空气动力汽车也许在2024年投放市场。这款 车是空气动力和燃油的混动车型，燃油费将降低45%，如果在城镇驾驶，费用可以降低到80%。由于空气动力体系的成本优势，该车将比现有的混合动力汽车便 宜大约1500美元左右。这篇报道公开在2024年，然而到了2024年的7月，似乎还没有看到这款汽车上市的相关消息。

　　相比法国合资 企业，国内企业要靠谱的多。在北京举办的第15届科博会上，就出现了这么一款产品：空气动力大巴。根据车辆官网的数据，这款车型号应该是祥天 A4-0001，功率可以达到240KW，时速为140km/h，续航里程为200km，排量为6L。整车配备了6速的变速箱，有53个座位，整备质量达 到16800kg。很多参观者对这款车特别关注，职业人员也现场说明了这款汽车的职业原理。

　　祥天空气动力大巴

　　从目前已知的参数上来看，这辆大巴车配备了2000L的气瓶，气瓶的压力大概在30MPa左右，通过加热膨胀，气体体积将增加1224倍。

　　根据热力学定律，气体在绝热经过中膨胀做功的能量是最少的(绝热膨胀)，在完全吸热故事等温经过时做功的能量是最多的(等温膨胀)。因此储罐中容器的压缩空气所包含的能量，和气体释放时的膨胀方法有关，其具体数值的大致，应该介于绝热膨胀和等温膨胀之间。

　　那么这些压缩气体，到底蕴含着几许的能量呢。大家根据上述结论，带入相关数据，计算结局。如果排气压力为0.15MPa时，这个2000L的钢瓶所包含的能量大约在117MJ到318MJ之间。(注：绝热系数按照1.4计算)。

　　计算结局可以领会为气体膨胀做功最多不超过318MJ，这个计算结局不大直观，折算成电能不过88度电左右，如果这算成汽油，也不过是5~6升的样子。

　　这个计算结局让我有点跌破眼镜，针对两百公里的续航标准，储罐储备的能量并没有我想象的那么高。是不是我的基础数据有难题了，除了储罐压力和排气压力 外，其他参数都是官方的参数，出难题的概率并不大。而且根据热力学姿势，可以了解储罐压力和排气压力的差值，决定着能量的大致，因此，我想再对数据进行进 一步的“审核”。根据发明专利《CN202410292631-压缩空气动力汽车》和实用新型专利《CN202420413749-压缩空气动力汽车》 (下面内容统称“专利”)中公开的数据，汽车储罐压力在20~45MPa之间，优选30MPa。出口压力，按照《新闻联播》中的说法，气体会膨胀1224倍来 计算。看看这次的计算结局有啥子变化。

　　储罐储存的能量，和储罐压力是正相关的。在压力到达45MPa时，储存能量达到640MJ左右，折合成电能约为180KWh。这个在极其理想的条件下计算得到的数字，也没给我带来太大的惊喜。

　　作为压缩空气动力体系，实际能真正获取的能量比储能量要小的多。

　　首先，学说上看，640MJ的计算结局是基于等温膨胀的理想条件下得到的，实际工况条件下，等温膨胀实际上是很难实现的。那么无论怎样，实际储罐储存的能量，大约是介于117MJ~640MJ之间的某壹个数值。

　　第二，气动发动机的功率，和发动机进出口的压差正相关。若要气动机职业(保证功率输出时)，尤其当汽车爬坡或者加速时，由于动力需求的上升，则需要气动 机进出口有足够的压差。也就是说，储罐内气体压力不能完全运用完，当压力降低到一定水平时，就无法保证气动发动机的动力输出标准，这就给空气动力汽车的续 航又打了一次折扣。

　　第三，根据热力学原理，气体减压膨胀经过一般来说是个吸热的经过，因此，这个环节当中势必会造成温度的下降。从积极 的意义上来看，大家可以额外获取一些冷量，这些冷量可以用于汽车体系的降温，让体系效率更高。然而实际应用上看，这些冷量在应用上来并不是那么方便。撇开 作为传输介质的冷媒不论，在时刻上，冷量产生的时候，并不一定是需要散热的时候。反之，当需要散热的时候，也不一定有足够冷量可以用。因此，当运用这部分 气体膨胀做功所产生的冷量的时候，为体系稳定，至少还需要额外的一套冷却体系，以备不时之需。或者也可以把冷量存储，在需要的时候再运用。然而不论选择哪 种方式，都会使体系更加复杂。复杂的体系可以带来额外的功能，然而也会带来额外的成本和额外的故障。带来的益处有限，带来的麻烦却不少，如果1MPa减压 到0.1MPa，也许带来的会是几十度的温度下降，这意味着也许温度会直接降到零下，也许会使管路结霜或冻结，造成换热效率的下降甚至损坏。因此在此时， 加热装置是必要的，在专利中，也确实配备了加热装置。这个加热装置可以进步气体的难题，增加膨胀时的做功输出，然而也会额外带来新能量损失，给空气动力汽 车的续航再一次打了折扣。

　　第四，根据气体的热力学特性，在等容条件下，气体的压力和温度正相关。这意味着储罐的储能容量，和环境温度息息相关。在25摄氏度的时候，假设气瓶的压 力是30MPa的话，那么在零下10度的时候，气瓶压力只有26.5MPa(按照理想气体计算)，这代表着至少有百分之十的能量损失掉了。当然，可以做保 温化解这个难题。

　　第五，作为发动机这样的设备，它本身的效率是很有限的。气瓶中压缩空气所蕴藏的能量，通过气动发动机释放的能量之间， 会有特别大的能量损失。这也许是整个空气动力体系中最大的能量损失项。它受到热力学定律的限制，基本说一个无法逾越的壁垒。虽然专利中所表述的，通过尾 气压力回收来进步体系的效率，然而回收所消耗的能量和回收的能量来比，是否有价格，还是值得探讨的。

　　除上文所述外，空气动力电池还有两个重要的难题需要注意。

　　首先，压缩空气从何处来。空气的压缩经过中，是特别耗能的经过。根据能量守恒定律，空气压缩消耗的能量一定会大于压缩空气本身的能量。一般来讲，空气压 缩机的等熵效率无非也只有70~80%的水平。而且压缩经过中，也有一定热热量损失了。从环保的角度来看，也许只是把污染做了转移，并没有化解污染难题。 尤其是由于转换效率的难题，获取相同能量时，也许会浪费更多的能源，造成更多的排放。

　　第二，还是老生常谈的安全难题。“专利”当中，描 述空气动力汽车的储罐压力在20~45MPa之间，这是个等于高的数值。应用于运动中的汽车当中，一旦由于外力或其他影响造成破裂，后果是不堪设想的。另 外，这样高的压力体系，还处在壹个颠簸、震动的环境当中，密封的标准也很高。

　　作为未来技术的壹个流派，空气动力体系和储能上的压缩空气师出同门。不同民族上百年的研究，空气动力汽车也有不少的优势。比如基于空气动力汽车的造价会比基于电能的新能源汽车更加有优势;在正常运用的经过下，空 气动力体系的寿命要高于电化学动力体系。在形式上，通过加压缩空气，也比充电要方便不少。这一切都说明空气动力汽车还是有市场空间的。然而我认为一定要找 到壹个合理的应用场合，比如作为混合动力体系，或者是做一些独特的应用，比如清洁库房内的叉车，或者是用于短途的低速车辆。从应用方法上看，我更倾给于作 为功率补充型的应用，而不是基于储能形式化解续航难题。这是由于压缩空气体系本身的密度并不太高(尤其是体积比能量)。在储能上有一些案例，是以压缩空气 做成调峰单元应用的。作为空气动力汽车产品而言，我觉得还是应该多试验几年，既要验证技术，也要验证是否可以满足市场的标准。