汽油车无控制条件下加油污染物排放预测模型

针对汽车无控制条件下加油排放机理和污染物排放量预测问题,建立了仿真预测模型。对照试验数据综合分析了经验模型、稳态模型以及非稳态模型对汽油车无控制条件下加油排放的预测能力。研究结果表明:非稳态模型较试验数据拟合模型和稳态模型有更好的适应性和预测精度;油箱温度对加油排放的影响,Rothman和Cingle等提出的经验模型以及稳态模型未能给出正确的变化趋势,而非稳态模型的预测结果最好,最大偏差为2.03%;对于雷德蒸气压和加注燃油温度的影响,各模型均得出了正确的变化趋势,但经验模型和稳态模型的预测值与试验数据偏差过大,非稳态模型给出了较为准确的预测结果,最大偏差分别为-3.75%和-4.1%。

创新排放后处理技术,助力航运业脱碳转型!

《柴油机》:沈总您好!感谢您接受本刊采访。请您谈谈对航运业脱碳减排战略的理解以及目前船用动力装置领域的排放物控制技术主要包括哪些?沈飞翔:航运业脱碳减排战略是由国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)提出的.

降怠速工况DPF再生温度及排放特性研究

基于某国六柴油机搭建后处理系统试验台架,研究了堇青石DPF在急降怠速(DTI)过程中的主动再生特性,探究了碳载量对DTI再生温度特性的影响以及DTI试验后的DPF瞬态排放特性。结果表明:DTI再生过程中载体内部温度分布极不均匀,峰值温度出现在DPF后端的中环处;碳载量对DTI再生温度及PM和PN排放有显著影响,当碳载量达到7 g/L时,峰值温度达到1394.1℃,最大温度梯度达到139.0℃/cm,PN排放超过国六限值10倍以上,而PM排放虽有明显升高,仍在较大裕量内满足国六限值。当超过堇青石陶瓷材料的耐受温度和温度梯度极限时,DPF具有很大的熔化和开裂风险,需要合理选取再生极限碳载量以保证可靠性。

高性能Ir基阳极双催化层阴离子交换膜电解水

设计高性能低Ir阳极催化层对阴离子交换膜电解水(AEMWE)商业化发展至关重要。本研究采用催化剂涂覆基底(CCS)方法,构建基于氧化铱(IrO_(2))和碳载铱(IrC)双催化层的阳极结构,提出了一种新型双Ir催化层并提高了AEMWE性能。研究表明,在IrC-IrO_(2)(先喷涂碳载铱,后喷涂氧化铱)催化层中,IrC高度分散特性有利于提高催化层中Ir的利用率,优化了催化层内电子、氢氧根离子的传输。采用商业Pt/C催化剂作为阴极,IrC-IrO_(2)阳极双催化层组装成碱性膜电极,在1 mol/L KOH电解质条件下,2.0 V时IrC-IrO_(2)电极达到了2.31 A/cm^(2)的高电流密度,而且在低浓度电解质以及纯水中依旧保持较高的性能。本研究为碱性膜电解水技术高效催化层的设计提供了参考。

Cu源对Cu-SSZ-13催化剂脱除NO_(x)性能的影响

通过离子交换法制备了不同Cu源(硝酸铜、硫酸铜和乙酸铜)的Cu-SSZ-13催化剂,并利用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)和NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)等表征手段结合固定床反应器研究了Cu源对催化剂选择性催化还原(SCR)活性的影响.结果表明:采用离子交换法制备的Cu-SSZ-13催化剂具有良好的SCR催化活性和N_(2)选择性,其中利用有机铜源(乙酸铜)制备的Cu-SSZ-13催化剂具有较好的低温催化活性和NH_(3)吸附稳定性.水热老化后,催化剂的NO_(x)转化率达到90%及以上的温度窗口(T_(90))为175~575℃,其CHA结构的特征衍射峰强度有所降低,但结构并未发生明显变化,表明经过水热老化处理后的催化剂能够保持较高的活性.温度为300℃时,在反应进料中添加体积分数为500×10^(-6)的丙烯(C_(3)H_(6))后,催化剂没有受到C_(3)H_(6)的毒化而失活,NO_(x)转化率能保持在90%以上.

原位涂覆整体式SCR催化剂的储氨性能研究

随着排放法规对氨逃逸限值日益加严,研究选择性催化还原(SCR)催化剂的储氨性能至关重要。以原位涂覆制备的铜基分子筛SCR催化剂为研究对象,采用In-situFTIRs和NH_(3)-TPD表征化学吸附特征,并根据国VI排放法规循环进行发动机台架性能测试。结果表明,在200~450℃内NOX转化率接近100%,NH_3脱附分别对应弱酸、中强酸和强酸位。其中,强酸位上形成的吸附物种NH_(4)^(+)热稳定性好。空速对SCR催化涂层氨存储影响较小,且停喷前后氨逃逸量占比与反应耗氨量占比成正相关性。300~400℃内,停喷前/停喷后氨逃逸量与反应耗氨量占比由高到低依次均是40000 h^(-1)>60000 h^(-1)>20000 h^(-1)。探明了氨存储与氨逃逸、NO_(X)转化率之间的关联性,以及空速、温度、尿素喷射等因素的影响规律,对SCR催化剂配方和尿素喷射控制策略开发提供参考。

热老化温度对铈改性水滑石基LNT催化剂NO_(x)吸附-还原性能的影响

采用共沉淀法和分步浸渍法合成了Ce改性水滑石基Pt/BaO/MgAlCe10催化剂,对催化剂进行不同温度热老化处理.通过NO_(x)-TPD、H_(2)-TPSR、XRD、SEM-EDS、in-situ DRIFTs等研究了热老化温度对催化剂的NO_(x)吸附性能、还原性能、晶相结构、微观形貌等的影响.结果表明,催化剂经过600℃和700℃热老化处理后,仍表现出良好的NO_(x)吸附-还原性能;而经过800℃热老化处理后,催化剂表面出现烧结,晶相结构发生明显改变,Pt颗粒发生团聚,催化剂的活性明显下降,NO_(x)存储能力下降了46.8%,NO_(x)转化率由89.53%下降为77.35%.此外,与未处理催化剂相比,经过800℃热老化处理后的催化剂,吸附形成的硝酸盐物种大量减少,催化剂对亚硝酸盐的催化氧化能力被削弱.

核壳结构分子筛基催化剂设计及柴油机尾气脱硝反应机制研究进展

柴油机尾气排放的氮氧化物(NO_(x))是造成环境污染的主要污染源之一。氨选择性催化还原(NH3-SCR)技术是目前最有效的NO_(x)控制技术,而NH3-SCR催化剂的催化活性是该技术的核心。如今,分子筛基NH3-SCR催化剂已在该领域工业化并被广泛应用。但是,随着环保法规日益严苛及柴油机尾气“零排放”要求实施,开发具有更加优异催化活性以及抗中毒性能的分子筛基催化剂,特别是核壳结构催化剂显得尤为重要。本综述着重介绍了三种常用的Beta、ZSM-5、SSZ-13分子筛为内核的核壳结构分子筛基催化剂在NH3-SCR反应中最新的研究进展。还总结了抗高温水热老化,抗硫中毒,抗碳氢中毒以及抗碱金属中毒的反应机理,并解释了核与壳之间的界面效应在该反应中所起的重要作用。最后,对核壳结构分子筛基催化剂未来的发展和应用前景进行了展望。

环境中邻苯二甲酸酯的研究进展

邻苯二甲酸酯类物质(PAEs)在环境中广泛存在,主要是作为增塑剂应用于化妆品和装修材料等工业和日常生活产品中。随着经济的快速发展,人们处于室内的时间越来越长,所使用的保养品也越来越多,且接触频率非常高。因此,研究环境中PAEs的污染水平,对人类健康的风险评价有着重要意义。本文介绍了PAEs的应用现状,综述了其人体健康危害与环境污染分布。同时,分析讨论了PAEs的室内暴露途径,并展望其未来的发展趋势。

可压缩旋转气体中超空化射流的热稳定性

液体射流热稳定性研究是对射流稳定性问题的更深层次的探讨,可以进一步加深对液体射流分裂与雾化机理的认识,具有重要的学术意义和工程应用价值.基于射流稳定性理论,在同时考虑射流周围气体旋转、射流和周围气体可压缩性以及射流液体中含空化气泡的条件下,建立了描述可压缩旋转气体中超空化射流热稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证分析;在此基础上,分析了液体射流表面与周围气体间温差及射流内部温度梯度同时作用下对射流稳定性的影响;并进一步探讨了超空化射流的热稳定性.结果表明,射流表面扰动波的最大扰动增长率、最不稳定频率以及最大扰动波数皆随气液温差的增大呈近似线性增大趋势;射流内部温度梯度的存在使得气液温差对射流的失稳作用更加显著;射流内部温度梯度会抑制超空化对射流稳定性的影响,但气液温差会在一定程度上促进超空化对射流的失稳作用.

催化型柴油颗粒捕集器再生性能的试验研究

为探究催化型柴油机颗粒捕集器(catalytic diesel particulate filter,CDPF)的再生性能,自制了CDPF颗粒加载装置,通过模拟气试验平台研究了炭载量、再生温度及气体流量对CDPF再生性能的影响,并对其再生效率、再生效能比、最高温度及最高温度梯度性能指标进行评价。试验结果表明:CDPF再生过程主要有两个阶段,第一个阶段主要发生在250~400℃之间,为低温长时间再生阶段;第二个阶段主要发生在500~600℃之间,为高温短时间再生阶段。当再生温度为350℃、气体流量为200mL/min时,3.2g/L、5.0g/L和7.0g/L 3种炭载量下的最高温度梯度均达到最小,分别为2 737.5℃/m、4 387.5℃/m和3 837.5℃/m。其再生效率在再生温度为250℃时均约为6.0%,而在550℃时均达到85.6%。当炭载量为5.0g/L,再生温度为500℃和550℃,气体流量为300mL/min时,最高温度、最高温度梯度及再生效率均达到最大,再生效能比随气体流量的增大从4.6×10-5 J-1下降到1.8×10-5 J-1。

Au/CeO2催化剂有氧条件下催化水煤气变换反应的研究

通过沉积沉淀法制备了Au负载量为3%的Au/CeO2催化剂,并利用表征手段结合固定床反应器试验研究了催化剂的理化特性和催化水煤气变换反应(water gas shift reaction,WGSR)的活性.结果表明:Au元素均匀地分散在了载体表面,改善了催化剂的氧化还原性能和CO吸附性能,进而提高了催化剂的活性,当反应温度为300℃时,WGSR试验中CO转化率提高了56.0%,O2促进了催化剂表面碳酸盐类物质的分解,恢复了催化剂的表面活性位,明显提高了低温下CO的转化率;当反应温度在200,250℃时,CO转化率分别提高了15.0%和17.5%.

NO2-O2气氛下柴油机碳烟氧化特性及氧化机理

通过热重分析仪及无模式函数法研究了柴油机碳烟在O2、NO2-O2气氛下的氧化特性及氧化机理,并探究了NO2对碳烟氧化反应的影响机制.结果表明:在10%O2中添加0.1%NO2降低了柴油机碳烟氧化反应的起燃温度和燃尽温度,并且NO2对上述氧化反应特征温度的影响效果随升温速率(10℃/min、12℃/min、15℃/min)的增加而提高;添加0.1%NO2促进柴油机碳烟氧化反应的进行,显著降低氧化反应本征活化能;柴油机碳烟氧化过程可分成氧化前期、氧化中期及氧化后期3个阶段;随碳烟失重比的增加,碳烟氧化反应有效活化能先增后减再不变,其原因为本征反应和气体扩散作用对氧化速率影响效果的此消彼长;碳烟失重比小于65%时,NO2能够降低碳烟氧化反应有效活化能,碳烟失重比大于等于65%时,NO2对有效活化能的影响逐渐消失.

硅烷化对NH3选择性催化还原NOx催化剂CuCe/BEA水热稳定性的促进作用

采用硅烷化改性NH3选择性催化还原NOx催化剂CuCe/BEA,以提高催化剂的水热稳定性。X射线衍射、扫描电子显微镜和27Al核磁共振谱图等研究证实,硅烷化改性明显抑制BEA分子筛骨架中Si-O-Al键的水解,保持其结构完整,从而有效提高水热处理后CuCe/BEA的催化活性。氨气-程序升温脱附和原位漫反射傅里叶变换红外光谱研究结果表明,硅烷化改性的催化剂由于保持更完整的骨架结构能够形成更多的酸性位点。此外,氢气-程序升温还原和X射线光电子能谱测试表明,硅烷化改性有利于提高活性铜物种的分散性。因此,相比于CuCe/BEA催化剂,硅烷化改性的CuCeSi/BEA催化剂具有更多的酸性位点和高度分散的Cu物种,共同促进了催化剂的水热稳定性。

微量柴油引燃高压直喷天然气发动机燃烧循环变动研究

微量柴油引燃高压直喷天然气发动机排放低于同排量柴油机,热效率与同排量柴油机相当,具有良好的发展前景。对于高压直喷天然气发动机,循环变动特性直接影响了其运行的稳定性,但目前的研究大多针对发动机的燃烧和排放特性,对循环变动的研究十分有限。以一台微量柴油引燃高压直喷天然气发动机为研究对象,对其外特性工况下不同运行参数的循环变动进行了研究。结果表明:随天然气喷射提前角增加,最大燃烧压力的循环变动呈现先增加后减小的趋势,低速下最大燃烧压力的循环变动相对较高;滞燃期和50%燃料燃烧相位角的循环变动随天然气喷射的提前和转速的增加而增加;在24MPa喷射压力下,平均有效压力的循环变动随天然气喷射提前角的增加而增加,而在30MPa下,平均有效压力循环变动随天然气喷射提前角的变化规律与转速有关;在高转速下,平均有效压力的循环变动相对较高;燃料的喷射压力对各参数的循环变动影响很小。

散热参数对DPF温度的影响

建立考虑散热的柴油微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)模型,对比相关热参数(表面换热系数、壳体厚度和环境温度)对DPF再生过程最高温度和最低温度的影响。从实现DPF热管理角度,对将液体强制冷却应用于该过程进行研究。研究结果表明,在各热参数的取值范围内,改变壳体厚度、表面换热系数以及环境温度对DPF热再生过程影响不大;而采用发动机冷却液对DPF进行强制冷却,选择合适的表面换热系数对DPF热再生过程影响显著。

发动机进、排气系统漏气对碳平衡影响的试验研究

针对发动机进、排气系统漏气影响碳平衡偏差问题,分别对进、排气系统不同管路漏气进行万有特性、稳态循环、瞬态循环试验,测试和分析碳平衡偏差随漏气位置和漏气量的变化规律。结果表明:压气机后进气管或排气管路漏气时,测试工况点的碳平衡偏差均为正值,其中压气机后进气管漏气的最大碳平衡偏差为35%、排气管路漏气的最大碳平衡偏差为1.7%;压气机前进气管路漏气时,碳平衡偏差为负值,最大为-6.3%;碳平衡偏差的绝对值随进气系统漏气量的增加而增大,但排气系统漏气量不影响碳平衡偏差。碳平衡偏差主要受进气管漏气影响,当碳平衡偏差超过3%时,若碳平衡偏差为正,应优先排查压气机后进气管路;若偏差为负,应优先排查压气机前进气管路。

铜基SAPO-34催化剂原位合成及台架性能研究

使用磷酸三乙胺为结构引导剂与磷源,原位制备Cu/SAPO-34-z催化剂,考察其经800℃-10%-24 h条件处理前后的催化活性,结合XRD,SEM,TG,BET等表征手段分析理化特性,并进一步验证其发动机台架性能。结果表明:磷酸三乙胺制备的SAPO-34分子筛结晶度更高,比表面积达到了682 m^(2)/g,粒径集中分布在1~3μm;焙烧过程中,由于铜铵络合物分解,致使350~450℃区间内失重加剧;高温水热处理对Cu/SAPO-34-z催化剂低温活性影响较小,温度窗口由173~515℃劣化至173~445℃。台架性能测试结果显示:自制SCR样件200℃时NO_(x)转化率超过90%,220~450℃接近100%,即使空速增至60000 h^(-1),NO_(x)转化率仍超过98%;温度对氨存储量的影响远大于空速,3种空速下温升导致的降幅分别是86%,86%,57.5%;氨存储率越高,NO_(x)转化率越高,且变动幅度受温度与空速影响越低;空速越高,氨逃逸量越高;温度越高,尿素停喷前后氨逃逸量差值越小。

柴油车用钒基催化剂水热老化性能研究

针对钒系SCR催化剂高温水热稳定性差的问题,通过分析老化前后理化性质与催化性能变化,剖析失活本质。与新鲜样品相比,水热老化后,催化剂活性出现不同程度的降低。催化材料的理化表征测试结果表明,催化剂失活很大程度上是由于催化剂涂层中活性元素钒挥发,导致低温催化活性严重衰减。550℃水热老化后的催化剂样品,NO_(x)起燃温度由199℃升高至220℃。同时,催化剂氨存储量(200℃时)由新鲜态的409.52 mg/L降至137.08 mg/L(550℃水热老化后)。说明较高的排气温度与水汽可能会导致催化剂涂层氨吸附能力衰减,削弱其催化反应的本征活性。此外,水热老化后,材料微观表面结构更为致密,比表面积由新鲜态的29.51 m^(2)/g降至11.95 m^(2)/g(550℃水热老化后),导致污染物气体与催化材料的接触面积减小,一定程度降低了催化效率,导致催化活性降低。

木质素/片层状碳复合材料的电化学性能研究

作者采用超声辅助合成法制备出硫酸盐木质素/片层状碳复合材料(KL/C)与木质素磺酸盐/片层状碳复合材料(LS/C)两种复合材料,并对其作为超级电容器电极材料的应用进行了研究。在1A·g^(-1)电流密度下,片层状碳电容量为202F·g^(-1),KL/C电容量为305F·g^(-1),LS/C电容量为344F·g^(-1)。木质素对电容量的提升起到决定作用,木质素磺酸盐的氢醌基团对复合材料的电容量的贡献更大。