催化剂—环保新技术.ppt

第六章第六章 环保新技术环保新技术.环保措施：1、汽车尾气净化2、清洁能源汽车3、汽车噪声控制4、环保新材料.6.1 汽油机排气后处理技术汽油机排气后处理技术 机内净化：控制、EGR净化尾气 机外净化：催化转换 三元催化转化三元催化转化COHCNOx CO2H2ON2.6.1.1 催化转化器基本结构催化转化器基本结构载体+涂层+减振垫+壳体催化剂：铂、铑、钯；金属氧化物；稀土复合金属氧化物催化剂：铂、铑、钯；金属氧化物；稀土复合金属氧化物.6.1.2 三元催化转化器（三元催化转化器（TWC）TWC发动机在理论空然比理论空然比附近运转时，可以同时净化处理尾气中的COHCNOx的装置理论空然比理论空然比要求：要求：1、理论空然比、理论空然比2、耐热冲击、耐热冲击.三元催化净化的化学反应：三元催化净化的化学反应：得氧失氧.6.1.3 催化转化器的低温启动催化转化器的低温启动n现象：现象：n低温冷启动时：HC排放比重大，尾气温度低，净化效率很低。n措施：措施：n1）使用低温起燃催化剂n2）使用碳氢化合物吸附捕获器n3）使用电加热催化剂（EHC）.6.2 柴油机排气后处理技术柴油机排气后处理技术柴油机燃烧：高温、高压、富氧柴油机尾气特点特点：1）氧含量多，COHC含量较少2）微粒排放严重（黑烟）3）NOx排放多4）SO2排放增多.柴油机尾气净化的几种措施：柴油机尾气净化的几种措施：1）氧化催化转化器降低有机溶解物SOF、HC、CO2）微粒捕集器过滤和除去排放微粒3）NOx还原催化转化器降低NOx排放.6.2.1 氧化催化转化器氧化催化转化器目的：目的：1、降低可溶性有机组分(SOF)降低微粒排放2、进一步降低HCCO要求：要求：1、减少柴油中的含硫量2、排气温度：150350摄氏度.含硫量的影响含硫量的影响排气温度的影响排气温度的影响SOF 硫酸盐硫酸盐.6.2.2 微粒捕集器（微粒捕集器（DPF）DPF也称为柴油机排气微粒过滤器，用以减少柴油机微粒物的一种废气排放技术技术难点：技术难点：1、捕集器安装使排气背压增大、捕集器安装使排气背压增大2、柴油机运转条件下收集的微粒物不易点燃及氧化、柴油机运转条件下收集的微粒物不易点燃及氧化3、微粒物点燃后，高温损伤或烧坏收集器、微粒物点燃后，高温损伤或烧坏收集器.微粒捕集器的再生技术再生技术：捕集器再生基本原理捕集器再生基本原理：使微粒发生氧化反应生成使微粒发生氧化反应生成CO2气体，并随排气一起排入大气气体，并随排气一起排入大气再生的条件再生的条件：1、温度大于微粒开始燃烧的着火温度、温度大于微粒开始燃烧的着火温度2、氧摩尔分数大于、氧摩尔分数大于2%3、有足够的反应时间、有足够的反应时间再生周期：再生周期：用排气背压判断再生处理的必要性和再生周期用排气背压判断再生处理的必要性和再生周期.6.2.3 柴油机柴油机NOx还原催化转化器还原催化转化器催化还原技术难度大原因：催化还原技术难度大原因：1、对催化剂要求极高、对催化剂要求极高2、柴油机排气温度低于汽油机排温、柴油机排气温度低于汽油机排温3、柴油机排气含、柴油机排气含SOx和微粒，催化剂容易中毒和微粒，催化剂容易中毒办法：办法：1、添加、添加HC等还原剂等还原剂2、研制受氧的影响小的还原催化剂、研制受氧的影响小的还原催化剂.柴油机柴油机NOx后处理方法：后处理方法：1、选择性非催化还原（SNCR）2、选择性催化还原（SCR）3、非选择性催化还原（NSCR）4、吸附还原催化剂（Obsorb Redution）.6.3 燃气发动机的排放燃气发动机的排放燃气汽车排放污染物比较少燃气汽车排放污染物比较少减少对大气的污染：减少对大气的污染：燃料与空气混合均匀，燃烧较完全，可大幅度降低燃料与空气混合均匀，燃烧较完全，可大幅度降低CO和和HC排放，排放，彻底改善微粒排放污染，彻底改善微粒排放污染，CO2排放低排放低.6.3.3 双燃料发动机排放问题双燃料发动机排放问题双燃料发动机排放污染物：双燃料发动机排放污染物：NOx减少，减少，CO减少，颗粒减少，未燃烧的碳减少，颗粒减少，未燃烧的碳氢化合物氢化合物(THC)增多增多 （缝隙容积、过度扫气）（缝隙容积、过度扫气）控制方法：控制方法：改善发动机的工作条件和控制系统改善发动机的工作条件和控制系统 电控喷气技术电控喷气技术.6.4 电动汽车电动汽车电动汽车电动汽车零污染汽车零污染汽车 主要解决主要解决蓄电池蓄电池的回收利用的回收利用电动汽车按驱动方式分类：电动汽车按驱动方式分类：直接驱动电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池直接驱动电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车电动汽车.6.4.1 电动汽车原理与结构电动汽车原理与结构驱动原理相似驱动原理相似.6.4.2 混合动力汽车（混合动力汽车（HEV）混合动力汽车混合动力汽车在一辆汽车上同时配备电力驱动系统和辅助在一辆汽车上同时配备电力驱动系统和辅助动力单元（燃烧某种燃料的原动机或者由原动动力单元（燃烧某种燃料的原动机或者由原动机驱动的发电机组）机驱动的发电机组）按照混合动力的连接方式分类：按照混合动力的连接方式分类：串连式、并联式、混合式串连式、并联式、混合式.（1）串连式驱动系统）串连式驱动系统 （电传动汽车）（电传动汽车）平衡功率平衡功率.串连式混合动力汽车的性能特点：串连式混合动力汽车的性能特点：1、发动机工作状态不受汽车行驶工况影响、发动机工作状态不受汽车行驶工况影响2、电池进行、电池进行“调峰调峰”作用，发动机功率要求小作用，发动机功率要求小3、发动机选择范围大，可选用高速原动机、发动机选择范围大，可选用高速原动机4、整车的结构布置自由度大、整车的结构布置自由度大5、需要足够大功率的发电机和电动机、需要足够大功率的发电机和电动机6、需要比较大容量的电池、需要比较大容量的电池7、转换过程能量损失，发动机能量利用率比较低、转换过程能量损失，发动机能量利用率比较低适合用于市内低速运行适合用于市内低速运行.（2）并联式驱动系统）并联式驱动系统.并连式混合动力汽车的性能特点：并连式混合动力汽车的性能特点：1、并联式的、并联式的HEV燃油经济性比串连式的高燃油经济性比串连式的高2、电动机进行、电动机进行“调峰调峰”，发动机功率要求可适当减，发动机功率要求可适当减小小3、当电动机只作辅助驱动系统时，功率可以比较、当电动机只作辅助驱动系统时，功率可以比较小小4、发电机的功率可比较小、发电机的功率可比较小5、发电机补充电能，电池容量可以比较小、发电机补充电能，电池容量可以比较小6、发动机的排气污染比串连式的高、发动机的排气污染比串连式的高7、传动机构较为复杂：变速器、传动机构较为复杂：变速器+动力复合装置动力复合装置适合用于中、高速稳定运行适合用于中、高速稳定运行.（3）混联式驱动汽车）混联式驱动汽车控制策略：控制策略：汽车低速行驶时，驱动系统以串连方式工作为主汽车低速行驶时，驱动系统以串连方式工作为主汽车高速稳定行驶时，以并联工作方式为主汽车高速稳定行驶时，以并联工作方式为主.6.4.3 燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车燃料电池燃料电池氢、铝、锌等燃料不断被氧化而产生电能的化学装置。质子交换膜燃料电池（氢燃料电池）质子交换膜燃料电池（氢燃料电池）碱性燃料电池 酸性燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池 固体氧化物燃料电池.（1）氢燃料电池）氢燃料电池阳极：氢燃料阴极：氧化剂质子交换膜：质子交换膜：只允许质子（氢离子）通过，不允许电子和气体通过只允许质子（氢离子）通过，不允许电子和气体通过.n氢燃料电池化学反应：n H2+O2 H2On电子通过外电路n质子质子交换膜n优点：环保 缺点：氢气高压储运困难.（2）金属燃料电池）金属燃料电池 氢 金属（铝、锌）燃料电池化学反应：金属（铝、锌）+氧化物 金属氧化物金金属属燃燃料料极极塑塑料料电电介介质质氧氧化化剂剂极极+-外电路外电路.金属燃料电池的优点优点：无毒 难燃 废物易于处理和回收 燃料价廉.n本章结束！本章结束！.