由于2004版《汽车产业发展政策》的技术政策更加强调节能和环保，再加上2004年国内外石油价格的不断攀升，因此，各类替代石油能源且具有较好排放性能的汽车再次成为中国汽车业关注的热点。2004年底，东风集团与世界最大的环保发动机厂商——康明斯签订协议，投资2000万美元在武汉建设发动机研发中心，重点开发天然气发动机，就是一个很好的佐证。
今天，汽车能源由石油占据绝对优势的局面已经被打破，尽管石油能源汽车在未来三、四十年内仍会保持领先，但由于燃气汽车、醇类汽车，继而电动汽车的迅速发展，石油能源汽车很快将走下坡路。专家预计，到21世纪中叶其下降速率将急剧增加。就整个21世纪而言，呈现在人们面前的将是汽油汽车、柴油汽车、燃气汽车、醇类汽车、电动汽车、氢气汽车以及其它多种能源汽车活跃的多级模式。21世纪中叶之后，上升势头最猛的非电动汽车莫属。到21世纪末，汽油汽车和柴油汽车可能已经或即将退出历史舞台，燃气汽车也成了强弩之末，如果没有氢气汽车这一黑马杀出，电动汽车势必稳取汽车世界的霸主宝座。
近年来，全世界范围内对新能源的开发应用工作进行得如火如荼。这里有必要说明，采用新能源或代用石油燃料从本质上讲属于开源的范畴，即用这种能源去代替那种能源。当我们进行能源替代的时候，有可能节能，也可能费能。采用新能源不等于节能，我们应当力求将采用新能源与节能统一起来。同样地，新能源不等于绿色能源，即使公认的绿色能源也不一定绝对降污，我们同样应当力求将应用新能源与环境净化统一起来。
根据汽车体积小、质量轻、机动性好和数量大等特点，作为汽车能源应当具备储量丰富、能量密度高、污染小、价格低廉、运输性和流动性良好等基本要求。经多年的研究，目前已知有可能成为石油替代能源的有电能、氢气、甲醇、乙醇、天然气和液化石油气等。其相应优缺点、研发现状及前景比较。
一、燃气汽车
1.高度重视发挥气体燃料的特性
由于天然气资源丰富等优点，进入21世纪以后，美国、日本和欧洲等国的研发重点主要集中在“燃气一柴油双燃料汽车”和“天然气单一燃料汽车”上。
当代柴油机在设计上为避免过量排黑烟，一般都采用相当稀的空燃比，其满负荷典型的过量空气系数入值在1.5—1.8范围内。该值很适合用天然气进行稀薄燃烧运转，并且发出的功率与柴油机标定值相当。
稀薄燃烧发动机技术，当空燃比入值超过1.3后，NOx排放量显著下降，入值可选在1.4—1.7范围内，若采用分层充气技术，入值可更高，而不需后处理。稀燃技术除对NOx的控制产生显著效果外，对燃料经济性更有明显好处，同时可降低排气温度，使气门寿命和发动机的耐久性得到提高。由于稀薄混合气的爆震倾向比理论配比混合气低，容许采用较高的压缩比。稀薄燃烧天然气发动机的满负荷热效率通常与柴油机不相上下，甚至略高。
美国卡特彼勒3406型火花点火增压中冷CNG—柴油发动机，采用稀氧传感器、爆震传感器和空燃比闭环控制系统，其稳态排放NOx在1.5g／KW.h以下，热效率在36%以上。因此，近年国外把稀燃技术的应用作为天然气汽车的研发重点。
而对于天然气单一燃料汽车，因必须设计专门的发动机，故研发内容还包括优化结构设计、提高压缩比、改变燃烧室进、排气道的尺寸和形状、增大配气时间一断面、提高充气效率、动态优化点火提前装置、采用电控喷射技术等等。
2.研究并应用催化净化技术
为降低CO、HC和NOx的排放量，在国外汽油电喷轿车上已广泛采用三效催化转化器，作为废气排放的后处理措施。通过催化剂与废气进行的氧化反应和还原反应，进一步降低有害污染物排放量。通常采用铂、钯、铑等贵金属作为催化剂，但对于净化天然气汽车的排放物其效果仍不能令人满意。在起动和小负荷时由于排气温度低、效果差，而在高温时(废气温度超过700℃)易使催化剂老化，并且对废气中烷属烃类活性差的气体净化能力差。近期各国正在研制寻求价格低廉、寿命长、效果佳的天然气汽车尾气催化剂及载体。
3.储气瓶向轻量化发展
储气瓶是燃气汽车的重要装备。为确保其使用安全性和降低自身的重量，近年国外汽车巨头进行了大量的试验研究工作。从优质钢瓶、轻金属内胆钢丝缠绕瓶或纤维绕瓶到非金属复合材料瓶等，品种繁多。美国SCI公司研制的金属胆缠绕式轻质气瓶，分别采用玻璃纤维、碳纤维和凯芙拉(KEVLAR)纤维，其中KEVLAR缠绕瓶较钢制瓶强度高5倍。该公司称，已有近百万个SCI轻质气瓶销往全世界。
ULLIT公司研制的复合材料轻质气瓶其质容比已降到0.34-0.30kg/L。但由于产品成本高等原因，目前市场占有份额较低。意大利FABER和DALMINE公司等仍以研制钢质气瓶为主要方向。但总之，使用安全、性能高、成本低的轻质气瓶，一直是近年国外生产厂家研究追求的目标。
二、醇类汽车
人们对低污染的醇燃料的研究开始于20世纪60年代。
对甲醇燃料，许多国家已经过中等规模车队应用阶段。世界各大汽车厂都曾积极研究开发过甲醇燃料汽车。低比例燃料甲醇汽油已在美国、法国、意大利、奥地利、瑞典、新西兰等国家实现商品化。其中，M15(甲醇占15%、汽油占85%)甲醇汽油曾在德国和北欧得到大规模研究，示范车辆多达千辆，并配套建设了跨国界的M15加注站。M85(甲醇占15%、汽油占85%)的高比例甲醇燃料被认为是较理想的配比。
然而，从20世纪90年代开始，由于国际原油价格下降，特别是由于防止地球温暖化问题的提出，使世界各国对甲醇燃料汽车的开发兴趣有所下降。从1998年开始，美国汽车工业界没有提出甲醇燃料汽车的新车型。美国加州的甲醇加注站也逐渐减少。美国的许多甲醇燃料FFV已转向使用汽油或柴油。尽管目前甲醇燃料汽车发展正处在低谷，但值得注意的是：均质混合气压缩着火燃烧(HCCI)新概念的提出以及以甲醇为燃料的燃料电池的开发，可望为甲醇汽车的发展开辟另一方天地。
乙醇燃料则是另一番景象，由于去年石油价格暴涨，美国、日本和欧洲共同体在税收优惠政策的支持下，当前汽车用乙醇汽油为代用燃料呈快速上升趋势。
2004年初，美国在国内全面禁止使用MTBE(二甲醚)，乙醇燃料现成为MTBE的替代品，极大地刺激了车用乙醇汽油的发展。近年福特公司研发生产了E-85FFV等系列乙醇燃料灵活车辆，并出口巴西等国就是一例。
2002年年底，日本环境省的温室效应对策技术核心研讨会提议该国内汽油汽车使用掺加酒精的混合燃料。这种燃料是在普通汽油中加入以生物为原料的酒精制成的，酒精含量为10%。现环境省已推出试用车，估计于2008年在日本普及。
三、电动汽车
近年来，国外电动汽车的发展正处在蓄电池攻关、新样车研制和小批量生产及试用阶段。现在美国、日本在商业上取得成功的电动汽车是城市大、中型公共汽车、机场牵引车、城市公用服务车(如垃圾车、邮车、送奶车等)、中小型商业送货车、游览场所观光游览车、TV内的运输车等。
为了推动电动汽车及蓄电池技术的快速发展，近年来西方国家和相关企业都做了大量工作，并出现了政企合作的新局面。例如，美国现代电池联合会作为工业界和政府的联盟，不仅牵头联络包括美国三大汽车生产企业、美国电力研究中心等国家实验室，还包括了美国能源部等政府机构，它们共同分享政府基金，其目标是在5年内能够大批量地研发、生产符合中期目标的电动汽车。
早在上世纪60年代，福特汽车公司就着手开发电动汽车。至今，公司已获得了321.8万km的顾客使用经验，这给福特电动汽车的进一步发展奠定了牢固的基础。福特经验认为，电动汽车的质量与耐用性是发展电动汽车过程中必须要解决的基本问题，其目的是根据顾客的使用要求来进行改进和开发。如：福特于近年开发的Ranger、Think等型号电动汽车，使用先进的镍金属氢复合蓄电池(寿命不低于10年)、三相交流电动机；在夏季其一次充电后的续驶里程超过130km；最高车速为110km／h，0—50km／h加速时间为7s。
近年来，通用汽车公司在电动汽车的研发、生产过程中，主要解决了以下有关战略决策的三个问题：(1)为顾客在购买之前的决策提供咨询和经验展示；同时，在现有条件下，为保障生产规模的经济性和销售的经济性而先期进行各项基础工作。(2)努力消除潜在顾客对电动汽车的疑虑，增加电动汽车的吸引力。通用公司决定为顾客提供电动汽车的租赁服务，这样，顾客就不用为短期内蓄电池充电等技术问题担心。(3)为电动车的零售作好准备。近年通用公司的土星分部在洛杉矶已开始销售EVI系列车型，这是一款紧凑型电动车。它的铅酸蓄电池可行驶110—145km，车上标准装备有空调、防抱制动系统和双安全气囊。
日本自1980年以来，一直执行着电动汽车“月光计划”，他们有计划地避开用电高峰，把发展电动汽车所需蓄电池等列入研制计划。2001年，丰田汽车公司在日本大城市开始出售RAV4L电动车，该车以镍一氢蓄电池为动力，每充一次电可行驶215km，最高速度为125km／h。这种车型可通过它的车载充电器从200V家用插座充电。与普通铅酸蓄电池相比，它具有较大的容量与比能量，每充一次电可行驶更多的里程。另据报道，日本汤浅公司最近开发一种可使电动汽车行驶里程增长40%的铅酸蓄电池，该蓄电池充一次电可行驶140km，反应效率提高了100%，单个蓄电池质量为18kg。
总之，电动汽车技术的研究、开发及应用已得到了世界各国政府的大力支持。如前所述，21世纪的中后期必将成为电动汽车的新时代。
四、混合动力汽车
近年来，工业发达国家纷纷投巨资研制开发混合动力汽车，并取得了可喜的成果。美国三大汽车公司共同参与的“新一代汽车合作计划”，投资5亿美元，已开发出一种百公里油耗仅为3L的混合动力汽车。
通用公司近期研制并展出一种并联式混合动力汽车车型，该车采用4轮驱动装置，只要7s即可从静止状态加速到96km／h，它配备344块先进的镍氢蓄电池和1.3L、3缸、56.25kW涡轮增压柴油发动机。该柴油发动机还驱动一台4.88kW的无刷直流电机／发电机，其作用包括：起动柴油发动机，以再生电形式制动汽车，提供附加动力以获得最大加速度，作为发电机给汽车的蓄电池充电。
2004年10月11日，通用汽车公司与上汽集团联手开发混合动力客车，该混合动力客车采用由艾里逊变速器分部研制的客车动力发动机系统。可节约燃料40%-60%，减少排放50%-90%。
福特公司已于2003年第一次将一款Escape混合动力车型大规模推向市场，这是一种五座的SUV、4轮驱动、牵引力为1t、加速度可与传统V6发动机车型相比。该车使用一个电动机和一个汽油发动机。汽油发动机可用传统方式直接为汽车提供动力或通过为蓄电池充电间接为电动机提供动力。
德国大众公司早在1989年就已首次推出并联式混合动力汽车样车。最近，德国奥迪汽车公司开发出一种柴油机和电动机并联方式的轿车，这款DUO型柴油机和电动机并用的汽车安装有1.9L、66.2kW直喷式柴油发动机和21.3kW电动机。蓄电池采用264V铅酸蓄电池，充电需7h，只用电动机时充电一次可行驶50km，价格预定为31.8万元人民币。
在这个领域中，日本汽车企业走在了前面。众所周知的Prius轿车就是代表作，车上装有一台由镍氢蓄电池驱动的电动机、一台1.5L新型直列4缸汽油发动机和一个小型轻便高效的发电机组；百公里油耗比同类单动力汽油车减少一半；尾气排放的有害气体也仅为现行日本法规允许值的50%；平均速度达140km／h。当汽油发动机和电动机同时工作时，最高车速可达160km／h。
国外汽车行业专家预言：在未来10年中，世界新生产的汽车中至少有1／20是混合动力汽车。任何一家公司都不可能只依靠燃油发动机的汽车在21世纪繁荣昌盛。
五、燃料电池汽车
2000年，美国宾夕法尼亚大学的科学家设计出以甲烷等碳氢化合物为燃料的蓄电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池。传统燃料电池使用氢为燃料，由于既不易制取又难以储存，导致燃料电池价格居高不下。此前，科学家们曾尝试用便宜的碳氢化合物为燃料，但化学反应产生的残渣很容易积聚在镍制的蓄电池正极上，导致断路。宾夕法尼亚大学的雷蒙，戈特及其同事们使用铜和陶瓷的混合物制造电池正极，解决残渣积聚问题。这种电池能使用甲烷、乙烷、甲苯、丁烯。丁烷等5种物质做燃料。不过，目前这种电池的能量转换效率还较低。科学家预计，这种电池经改进后将能直接使用汽油或柴油，并将在此基础上制造出低成本、低污染、使用方便的汽车燃料电池等产品。
美国能源部已对磷酸型燃料电池作动力的大客车进行路试工作，下一步将研究适用于轿车的DMFC(甲醇燃料电池)，现在研制出从汽油中提取氢的新型燃料电池，其燃料效率可比内燃机提高一倍，而造成的污染则只有内燃机的5%。估计在5年内可研制出使用该种动力系统的电动汽车，并有望于2007年投入商业化生产。
法国近年开发出使用“远程”燃料电池的汽车Fever，它以低温储存的氢和空气作燃料，发电机功率达30kW，电压为90V，且采用先进的电子控制系统对电力生产进行控制，并把制动时所产生的能量储存在蓄电池里，以备汽车起动或加速使用。
英国能源部门于1992年成立了国家燃料电池开发中心，现正致力于SPEC和SOFC组和燃料处理系统的研究。其燃料电池技术的开发重点是燃料供应、重整器、气体净化和空气压缩等方面。PEMFC(质子交换膜燃料电池)的研究重点是改善催化材料的性能并探索铂催化剂的涂覆方法，降低铂的含量。提高铂的利用率和对CO的耐受允许值。
日本丰田于1992年开发出比功率高、工作温度低、结构紧凑和安全可靠的PEMFC，现装在RAV4上的燃料电池系统可提供20kW的动力，蓄电池质量约占整车质量的25%。丰田的目标是开发能量转换效率达到传统汽油机2.5倍的燃料电池，且能和现用的汽(柴)油汽车一样方便地填加燃料。目前主要是解决基础设施，尤其是加燃料站等问题。
