這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣：只是炒作？真的會造成缺電嗎？專家一次說清楚（12/30/2020 風傳媒）
"你應該知道的是：豐田汽車社長痛批，電動車若更加盛行，可能造成日本大缺電，此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑，到底會不會缺電？電動車只是炒作的話題嗎？作者以專業背景解釋，電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效，但能源轉型困境並未因此紓緩，能源問題人人有責，不能把責任推給政府。"
作者：曲建仲 / 台大電機博士，知識力專家社群創辦人
近年來空氣污染讓大家忍無可忍，溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重，讓世界各國政府推出新的碳排放法規，不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號，許多車廠被迫積極開發電動車，彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題，豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作，許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋，所以電動車真的是未來環保的新希望嗎？事實恐怕和你想的不一樣？
電池的構造與原理
所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極)，基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion)，電子流入元件可以推動元件工作，也就是我們所稱的電能，如圖一(a)示；陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極，如圖一(b)所示；最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合，如圖一(c)所示。
電池的陽極(Anode)：是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode)：是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。
兩者恰好相反，千萬別弄錯了唷！大家可能會好奇，為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢？因為化學家定義放出電子的叫「陽極」；而陽極放出電子，代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸)，所以物理學家稱陽極為「負極」。
不同的鋰電池主要是陰極材料不同
不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同，目前最常用的陰極材料共有四種：鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4)，其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池，其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物，而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體，負極材料一般是使用石墨。
固態鋰電池未來發展值得關注
由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體，容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題，而固態鋰電池的電解質是固體，不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸，而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量，此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性，不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液，需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。
電極材料與液態電解質容易完全接觸，但是和固態電解質接觸不如液體，造成介面阻抗過高，影響整體電池效能，而且固態電解質製程良率低價格高，仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車，美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利，能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍，法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池，德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術，QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲，由於廠商投入資源研發未來發展可期。
電動車的普及有賴電力基礎建設
電動車要充電，但是如何充電是個大問題，像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤，使用者可以到電池交換站自行更換電池，但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上，只能以定點充電的方式進行，即使目前的規格要求在1小時內完成充電，使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。
如果必須把車開回家在停車場充電，最大的問題是目前的電力基礎建設不足，假設大樓停車場有100個停車位，每個都設置插座，當100台電動車同時充電時，大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流，因此整個電力基礎建設，包括：變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成，聽起來就不是短期內可以做到的事，可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池，當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電，考慮到成本與安全，大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。
電動車不會排放廢氣 更環保而且節省能源？
由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中，再以「電源供應器(PSU：Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電，如果使用的是交流馬達，則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電，每一次的電源轉換效率大約80%~90%，因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO：Institute for Economic Research)發布的一份研究報告，考慮電動車的碳排放量時，如果將鋰電池的生產製造、能量轉換，以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去，電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。
根據IFO的資料，最環保的能源形式是使用「甲烷」，也就是我們家裡用的天然瓦斯，它與一般的「瓦斯車」類似，差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量，而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低，是汽車製造商可以採用的環保能源，搞了半天最環保的竟然是瓦斯車，看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理，不過瓦斯車還是會排放二氧化碳，無法解決溫室效應的問題。
電動車只能改善空氣污染 無法解決能源問題
充電站裡的電是那裡來的呢？還是由發電廠來的，說來說去，又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供，核能目前被社會接受的可能性很低，在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠，因此又回到最原始的火力發電，不論是使用天然氣或煤碳，最後還是免不了要造成空氣污染的，因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染，轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電，這是應該做的，只是核能電廠要除役，太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠，沒辦法多出來給電動車使用。
汽柴油車與火力發電廠最大的差別，在於對污染物的控制，汽柴油車滿街跑到處噴廢氣，只能使用觸媒轉化器進行處理，由於價格與體積的限制，無法對廢氣有效回收處理；而發電廠是將廢氣集中處理，可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理，污染的確變低，因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染，再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步，發展電動車仍然是重要的選項之一。
氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重
傳統電池直接使用化學反應產生能量，優點是能量轉換效率很高(80%以上)，但是充電需要比較長的時間；而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量，優點是可以直接補充燃料，但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下)，科學家開始思考，有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢？於是燃料電池從此誕生了。
燃料電池和傳統電池的原理相同，都是將活性物質的化學能轉換成電能，但是傳統電池的電極本身是活性物質，會參與化學反應；而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已，並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應)，必須將活性物質加入電池內，就好像我們的汽車補充燃料一樣，才能產生化學反應形成電能，是一種要補充燃料的電池，故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。
儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油
燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水，反應後排放的氮化物或硫化物極少，幾乎沒有任何污染，因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題；因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶，可以取代氫氣鋼瓶，Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai，創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄，已經是成功的商品了，那麼它的問題到底在那裡呢？
首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題，氫氣的來源則是更大的問題，大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣，問題是電解水產生氫氣的成本很高，而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本，目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」（Steam reforming）的方式分解生產氫氣，搞了半天還是要以石油做為原料，看起來人類要擺脫石油還真困難。
為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車？
很有趣的現象，世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車，為什麼是這個時間呢？主要還是覺得前面介紹的這些問題，包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠，或是太陽能、風力發電等新能源開發，大約需要20年時間，因此選擇了這個時間點，問題是如果時間訂定了，卻沒有看到政府加蓋發電廠，那時間到了要怎麼辦呢？
不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」，還有一門不可言傳的心思，那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍，但是眼見要解決這個問題困難重重，宣誓「2040 年」禁售汽柴油車，等於是給老百姓一個交代，反正2040年是 20 年以後的事了，到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人，這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」，何樂而不為呢？
能源問題人人有責 不能把責任推給政府
經過前面的介紹，大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單，政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車，而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於：電價太便宜，造成使用者沒有節約用電的習慣，各種價格較高的「家庭能源管理系統」（HEMS：Home Energy Management System）乏人問津，電價如果真的大漲又會造成物價波動，受限於選舉與政治因素，要讓電價上漲也是困難重重，只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣，才是最有效的方法。
責任編輯/周岐原
完整圖文內容請見：
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole
♡
機車引擎原理 在 [野人獻曝]淺談機車工作原理.... - 看板biker 的推薦與評價
看到前面有人召喚....
來寫一點心得好了....
本篇文章將試著以最簡單的方式....來介紹機車引擎工作原理....
先不談什麼變速一大堆雜七雜八的....
中間如有講錯的地方還請多多包含....
畢竟小弟非機械相關科系出身....
我只有去年修了一門農業機械的通識親手拆過四行程的汽油引擎和柴油引擎....
很多專有名詞有可能亂講或講錯....
還請幫忙指正....
從最原始的問題來看....
1.機車為什麼會跑?
2.要怎麼讓它跑?
引擎引擎....到底引擎在哪裡....
常看到有人誤以為機車(速可達)左側(排氣管對面)的一塊金屬蓋....
以為裡面是引擎....這是錯的....那裡是變速系統....也就是傳動箱....
引擎跟那邊還有一段距離....
就我個人的認知....
從空濾+油箱開始....一直到消音器(排氣管)....都算"引擎"....
講到引擎兩個字....
常常可以看到四行程引擎二行程引擎汽油引擎柴油引擎等....
汽油柴油差別不小....簡單講的話....
汽油引擎要由火星塞來點火燃燒爆炸
而柴油引擎因為高壓縮比....高壓下不用火星塞點火就可以爆炸產生動力....
這是主要的差別....想詳細知道內容請上網查資料....
而"四行程(4T)"和"二行程(2T)"是在講一次的動力輸出活塞走了幾個"行程"
活塞上去算一個行程....下來也算一個行程....
也就是說四行程引擎的活塞上上下下各兩次才一次動力輸出....
而二行程的車上下各一次就一次動力輸出....
所以普遍來說....二行程的車會比較有力....
但因為2T的引擎會燃燒機油....
機油燃燒不完全的情況下會噴白煙....造成污染....
所以隨著環保標準越來越高....2T車也越來越少....
去年修課時也曾經看過二行程詳細的工作原理....
但就看過那一次而已....也忘的差不多了-_-....
偷個網頁來給大家看看二行程和四行程怎麼運轉的吧~!
https://content.edu.tw/vocation/agri_mech/tn_ag/03/3_1.htm
光介紹個引擎....就用了好大的篇幅....
重點是還沒介紹到什麼XD....相信很多人看到這邊還是一頭霧水....
以下....講的都是一般速可達所使用的"四行程汽油引擎"....
其它引擎想知道詳細自己找資料吧....
(好啦....因為二行程真的不太熟....不敢亂講)
引擎要運轉....
需要燃料....
汽油引擎用的燃料....就叫汽油(廢話~)
我就用汽油當主角....來帶動整個引擎工作的原理....
來到加油站....把汽油(92,95,98都可)加進油箱裡....
由油箱底的一根管子....把汽油帶到了一個地方....叫做"化油器"....
好~!先停在這裡等一個朋友....叫"空氣"
空氣從哪來??....一般速克達在機車左側下方有個黑盒子....但不是放飛航記錄器的....
那個黑色的盒子叫做"空氣濾清器"....
一般人家說的換空濾....不是換整個盒子....而是換盒子內一塊過濾用的濾棉....
各車種不同....圓的方的樣樣有....
空氣在這邊經過濾棉洗去一身塵埃後....
也乾乾淨淨的來到了化油器跟汽油碰面....
化油器是個很奇妙的東西....
它把汽油霧化成了油氣....
跟空氣混合在一起後....成了混合氣....
到這邊也許有人會問...."阿燒汽油就好了....幹嘛搞個空氣進來變混合氣那麼複雜?"
嗯....這要講到國中理化"燃燒"....
燃燒除了要有可燃物(汽油)....還要有助燃物(空氣中的氧氣)....
所以....沒空氣是燒不起來的....
也許您問我化油器怎麼運作的?
我雖然會拆會洗....但還是請您去找GOOGLE幫忙:)....
當汽油和空氣這兩個好朋友在化油器裡打成一片變成混合氣時....
離開了化油器....
經過岐管來到了汽缸頭....
也可以想像它就是汽缸的門口了....
汽缸頭上的主要角色是進氣門和排氣門....(valve)
人家在說的4V或2V就是只四氣門和二氣門....
注意~!有許多人容易把4V2V(四氣門二氣門)和4T2T(四行程二行程)搞混....要小心喔~!
單缸二氣門就是一進一出....而單缸四氣門就是二進二出....
也有三氣門的車....至於為什麼要這樣??請找GOOGLE....
控制氣門打開關上時間的主要零件是"凸輪軸"
再借個網頁秀一下凸輪軸動畫....
https://www.camshaft.com.tw/htm_c/autocam.htm
凸輪軸就是利用水滴狀的尖端....將氣門頂開....
以四行程引擎來說....
控制進氣門和排氣門的凸點剛好相差90度....
為什麼呢??請點回剛剛第一個網頁的動畫....懶得按page up的話我貼下一行....
https://content.edu.tw/vocation/agri_mech/tn_ag/03/3_1.htm
動畫中....可以見到四行程引擎一共四個動作....
1.進氣門打開....活塞在上死點移動至下死點....吸入等在門口的混合氣....
活塞移至下死點時....進氣門關....(第一行程)
2.活塞往上推至上死點....將混合氣壓縮....(第二行程)
3.活塞壓縮混合氣至上死點時....
火星塞通入高電壓產生火花點火(等等再解釋)....
壓縮的混合氣因此燃燒爆炸產生動力將活塞推動到下死點....(第三行程)
4.活塞被推至下死點時....排氣門開....
活塞由下死點往上死點推動中將燃燒過的廢氣由排氣門推出去....
至上死點時排氣門關....(第四行程)
接下來又回到第一行程重覆一樣的事情....
(以上文字配合網頁上的動畫....希望大家看得懂....)
所以....以一個四行程循環來講....
跟進氣門有關的是第一行程....而跟排氣門有關的是第四行程....
將一個圓分四等分....一個在1....一個在4....
所以差了270度....也可以說差了90度....
這也就是為什麼四行程的凸輪軸進排氣凸點相差90度的原因....
從上面一路看下來....活塞只是在做"直線運動"啊~!
要怎麼變成"轉動"去帶動輪胎讓車子跑呢?
這要講到一個關鍵性的零件....叫"曲軸"
舉個例子大家就會知道它是怎麼將直線運動變成轉動的....
有沒有看過磨豆漿??(不是叫你自己打~也不是用貴夫人打)
把手想像成活塞....而石臼和木杆就好比曲軸....
也就是你一推一拉的直線運動....使石臼變成轉動....
得到轉動的運動後....就可以輸出至變速系統去讓輪胎跑啦~!
速克達就帶到普利盤那邊進行變速....而檔車也就交給離合器和各檔位齒輪去變....
曲軸有個鏈條及齒輪連接到凸輪軸以及電盤....
因為要配合活塞運動與進排氣門時間以及點火時間....
完全不能有偏差....所以齒輪比都是一定的....
組裝時沒裝好差一兩齒就可以偏時點火啦(當然沒那麼簡單啦XD)....
混合氣在汽缸燃燒後變成了廢氣....
隨著排氣門排出....
來到了消音器(也就是俗稱的"排氣管")被排放回歸到大氣裡....
基本上....這就是引擎運作的整個過程....
雖然想簡單講....但不知不覺扯了好多東西-_-....
文章一開始的第一個問題"機車為什麼會跑?"算是解決了....
接著講剛剛說再解釋的"火星塞"....順便引入第二個問題"要怎麼讓它跑?"
很多人有個錯誤的觀念....以為火星塞只有"發動"才有在工作....
經由剛剛的解說....大家可以知道其實每一次循環它都要通電點火一次....
並非只有發動時才在點火....
火星塞怎麼點火?
借一篇文章中的圖....(大家可以直接看文章不用看我講XD)
https://www.bearclub.idv.tw/html/report/20030206/e.shtml
內部構造慢慢看....
我主要講的是"中央電極"和"接地電極"....
這兩端是完全絕緣的....只有尖端是非常靠近....約0.6mm....
當兩極通入高電壓時....在這個最接近的地方....會因為距離近而放電產生火花....
就是靠這個火花在點火的....
就我自己的認知裡....我知道機車發動引擎有三種....
1.電發....即是用電瓶的電去帶動一個叫"啟動馬達"的電動馬達去轉動曲軸....
曲軸靠著馬達轉動使活塞動作....同時點火....
一但點燃後就可以放開電門讓引擎藉由燃燒燃料來運作....
2.踩發....踩發桿是對應到曲軸的....
也就是踩下去是轉曲軸....
踩下去要有一定的力道才能造成一定大小的轉速使點火成功開始運轉....
3.推發....(速克達不行)
是檔車拉起離合器....推行一個速度後....使離合器接上....
讓轉動的輪胎去帶動曲軸....就可以發動了....
(我電系不熟....可能有說錯的地方....熟的人幫忙指正一下吧....)
本篇文章到此....
講得說多不多說少不少....
因為是淺談....有不小心講的小深入的地方還請多多包含....
希望經過本篇文章之後....對機車有個概念的人會更多....
有興趣深入了解更好:)....
至於速克達變速系統....本板精華區有我寫過但應該只算一半的"普利盤原理"....
後半開閉盤似乎沒人詳細說過....
以後有空再跟大家分享吧....
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車種:悍將4V 125(黑) 車名:烏龜烏龜翹 排氣量:149 cc 里程:51000
前輪:IRC MBR-740 3.50-10 後輪:DUNLOP TT91 GP 100/90-10
後避震:MSP ULA07 點火:NGK IRIDIUM 化油器:KINHIN CVK ψ24mm 排氣管:MSP一代
機油:NUTEC NC-20 MOTO BOOST SAE 10W-40 齒輪油:FINA 石墨齒輪油
傳動:KOSO鈦金鋼9gX6 鷲普利盤 CR大彈簧 笑125皮帶
護具:Arai SNC SIGNET-RR(小肯尼) SBK手套(紅) SBK夏季防摔衣(藍) 好用直排輪護膝
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