自 T 型车问世以来，汽车制造商一直在努力缓解发动机爆震，其中燃料沿着气缸壁不均匀地点燃，导致破坏性的冲击波。该行业最初尝试解决这个问题——即四乙基铅——是在事后看来，这是一个巨大的错误，他们的神经毒性副产品使整整一代美国人变得麻木不仁。
温尼伯马尼托巴大学名誉教授 Vaclav Smil 博士在他的新书《发明与创新：炒作与失败简史》中探讨了导致含铅汽油而非全国乙醇站网络的短视经济推理.铅气体远非唯一可以像铅气球一样飞过的假定推进剂。 《发明与创新》充满了人类最善意、最不明智和通常是半吊子想法的故事——从飞艇和超级高铁到滴滴涕和氟氯化碳。
摘自发明与创新：Vaclav Smil 教授的炒作与失败简史。经麻省理工学院出版社许可转载。版权所有 2023。
仅仅七年后，亨利福特开始销售他的 T 型车，这是第一款量产的经济耐用的乘用车，而后来在开发含铅汽油方面发挥关键作用的查尔斯凯特林于 1911 年设计了第一台实用的电启动器，避免了危险的手摇。尽管硬顶公路在美国东部仍然供不应求，但它们的建设开始加速，该国铺设的公路长度在 1905 年至 1920 年间翻了一番以上。同样重要的是，伴随着数十年的原油发现炼油技术的进步提供了扩展新运输所需的液体燃料，1913 年，印第安纳州标准石油公司推出了 William Burton 的原油热裂解工艺，该工艺提高了汽油产量，同时减少了构成石油的挥发性化合物的份额大量的天然汽油。
但是，拥有更实惠和更可靠的汽车、更多铺设的道路以及可靠的适当燃料供应仍然在汽车发动机使用的燃烧循环中留下了一个固有的问题：剧烈爆震（砰砰声）的倾向。在完美运行的汽油发动机中，气体燃烧完全由燃烧室顶部的定时火花引发，由此产生的火焰前锋均匀地穿过气缸容积。爆震是由剩余气体在火花引发的火焰前锋到达之前发生的自发点火（小型爆炸、小型爆炸）引起的。爆震产生高压（高达 18 MPa，或接近正常大气压力的 180 倍），由此产生的冲击波以高于声音的速度传播，使燃烧室壁振动并产生明显的爆震声、故障引擎。
爆震在任何速度下听起来都令人担忧，但当发动机在高负荷下运行时，它可能具有非常大的破坏性。严重的爆震会导致无法修复的残酷发动机损坏，包括气缸盖腐蚀、活塞环断裂和活塞熔化；任何爆震都会降低发动机的效率并释放更多的污染物；特别是，它会导致更高的氮氧化物排放。抗爆震能力——即燃料的稳定性——基于燃料自燃时的压力，并普遍以辛烷值来衡量，加油站通常在黄色背景上以粗体黑色数字显示辛烷值。
辛烷 (C8H18) 是一种烷烃（通式为 CnH2n + 2 的碳氢化合物），占轻质原油的 10% 至 40%，及其异构体之一（具有相同碳原子数和氢原子数但具有不同的分子结构），2,2,4-三甲基戊烷（异辛烷）被认为是辛烷值等级中的最大值（100%），因为该化合物完全防止了任何爆震。汽油的辛烷值越高，燃料越抗爆震，发动机可以在更高的压缩比下更有效地运行。北美炼油厂现在提供三种辛烷值等级、普通汽油 (87)、中级燃料 (89) 和优质混合燃料 (91–93)。
在二十世纪的头二十年，即汽车扩张的最早阶段，有三种选择可以最大限度地减少或消除破坏性爆震。第一个是将内燃机的压缩比保持在较低的水平，低于 4.3:1：福特最畅销的 T 型车于 1908 年推出，其压缩比为 3.98:1。第二个是开发更小但效率更高的发动机，使用更好的燃料运行，第三个是使用添加剂来防止不受控制的点火。保持低压缩比意味着浪费燃料，在第一次世界大战后经济快速扩张的几年里，发动机效率的降低尤其令人担忧，因为越来越多的人拥有更强大、更宽敞的汽车，导致人们担心发动机的长期充足性国内原油供应紧张，对进口的依存度越来越高。因此，添加剂提供了最简单的出路：它们将允许在更强大的发动机中使用质量较低的燃料，以更高的压缩比更有效地运行。
在二十世纪的前二十年，人们对乙醇（乙醇、C2H6O 或 CH3CH2OH）产生了相当大的兴趣，它既可以用作汽车燃料，也可以用作汽油添加剂。无数次试验证明，使用纯乙醇的发动机绝不会爆震，欧洲和美国也尝试过乙醇与煤油和汽油的混合物。乙醇的著名支持者包括 Alexander Graham Bell、Elihu Thomson 和 Henry Ford（尽管福特并没有像许多消息来源错误地声称的那样，将 T 型车设计为使用乙醇或成为双燃料汽车；它是燃料用汽油）；查尔斯凯特林认为它是未来的燃料。
但是三个缺点使乙醇的大规模采用变得复杂：它比汽油更贵，它的数量不足以满足对汽车燃料不断增长的需求，增加它的供应，即使它被用作主要添加剂，也会占据了作物产量的很大份额。那时没有经济实惠的直接方法可以从木材或稻草等丰富的纤维素废料中大规模生产燃料：纤维素必须先用硫酸水解，然后将得到的糖类发酵。这就是为什么燃料乙醇主要由用于制造（体积小得多）用于饮用、医药和工业用途的酒精的相同粮食作物制成的原因。
1916 年，查尔斯·凯特林 (Charles Kettering) 的代顿研究实验室开始寻找新型有效添加剂，年轻的（生于 1889 年）机械工程师托马斯·米奇利 (Thomas Midgley) 负责这项工作。 1918 年 7 月，一份与美国陆军和美国矿业局合作编写的报告将乙醇、苯和环己烷列为不会在高压发动机中产生任何爆震的化合物。 1919 年，通用汽车聘请凯特林领导其新研究部门时，他将这一挑战定义为避免迫在眉睫的燃料短缺：预计美国国内原油供应将在 15 年内耗尽，“如果我们能够成功提高我们马达的压缩力。 . .我们可以将里程数加倍，从而将这一期限延长至 30 年。” Kettering 看到了实现该目标的两条途径，一种是使用大量添加剂（乙醇，或者如测试所示，含有 40% 苯的燃料可以消除任何爆震），另一种是低百分比的替代品，类似于但优于 1% 的碘溶液1919 年偶然发现，具有相同的效果。
1921 年初，凯特林在威斯康星大学了解到维克多·莱纳 (Victor Lehner) 合成了氯氧化硒。测试表明它是一种非常有效但正如预期的那样也是一种高腐蚀性的抗爆化合物，但它们直接导致考虑元素周期表第 16 族中其他元素的化合物：二乙基硒化物和二乙基碲化物都表现出更好的抗爆性- 敲击性能，但后一种化合物在吸入或通过皮肤吸收时有毒，并具有强烈的大蒜味。四乙基锡是下一个发现适度有效的化合物，1921 年 12 月 9 日，1% 的四乙基铅 (TEL) – (C2H5)4 Pb – 的溶液在测试发动机中没有产生爆震，很快就被发现是即使添加浓度低至 0.04%（按体积计）也有效。
TEL 最初由 Karl Jacob Löwig 于 1853 年在德国合成，之前没有商业用途。 1922 年 1 月，杜邦公司和新泽西标准石油公司签订了生产 TEL 的合同，到 1923 年 2 月，这种新燃料（通过称为乙基化器的简单装置在泵中将添加剂混入汽油中）以小规模向公众提供加油站的数量。即使对 TEL 的承诺正在推进，Midgley 和 Kettering 也承认“毫无疑问，酒精是未来的燃料”，并且估计表明，1920 年所需的 20% 的乙醇和汽油混合物仅使用约 9% 的燃料就可以提供该国的谷物和糖料作物，同时为美国农民提供额外的市场。在两次世界大战期间，许多欧洲和一些热带国家使用 10-25% 的乙醇（由过剩的粮食作物和造纸厂废料制成）和汽油的混合物，诚然是针对相对较小的市场，因为二战前家庭汽车在欧洲只是美国平均水平的一小部分。
其他已知的替代品包括气相裂化炼油厂液体、苯混合物和来自环烷原油（含很少或不含蜡）的汽油。为什么 GM 很清楚这些现实，不仅决定只采用 TEL 路线，而且还声称（尽管它自己的理解是正确的）没有可用的替代品：“据我们目前所知，四乙基铅是唯一可以带来这些结果的材料吗？”有几个因素有助于解释选择。乙醇路线需要大规模开发一个新产业，专门生产通用汽车无法控制的汽车燃料添加剂。此外，正如已经指出的那样，更好的选择是从纤维素废料（农作物残渣、木材）而不是粮食作物中生产乙醇，但成本太高而不实用。事实上，通过新的酶促转化大规模生产纤维素乙醇，承诺在 21 世纪具有划时代的重要性，但没有达到预期，到 2020 年美国大量生产乙醇（用作抗爆剂）继续以发酵玉米为基础：到 2020 年，它几乎占据了该国玉米收成的三分之一。