汽車尾氣污染治理技術(shù)(編輯修改稿)
2025-08-10 00:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（ PEMFC）。以PEMFC 為例，其反應(yīng)原理如圖(1)所示。氫氣（為了保持膜濕潤，一般在進入電池前進行濕化處理）進入電池擴散至陽極催化層與膜的界面，在鉑催化劑的作用下失去電子，形成質(zhì)子，質(zhì)子由膜導(dǎo)通，在陰極與膜的界面，在鉑催化劑的作用下與氧結(jié)合生成水，形成的水以蒸汽或冷凝水的形式由過剩的反應(yīng)氣從陰極氣室排走。（天然氣、液化石油氣）采用清潔燃料治理汽車尾氣污染，天然氣、液化石油氣是汽車燃料的理想替代物。它們在發(fā)動機內(nèi)可以充分燃燒，汽車發(fā)動機不必作大的改動就可直接使用，使汽車所排放的污染成分大大低于汽油發(fā)動機和柴油車。近年來由于環(huán)境保護的壓力和能源危機的影響，燃氣汽車得到世界上大多數(shù)國家政府的重視支持。日本已決定從2000年開始，在國內(nèi)大量推廣燃氣汽車。其它燃氣汽車生產(chǎn)大國，如德國、法國等也不甘落后，紛紛投入研制開發(fā)新型的燃氣汽車。大量的研究表明，汽車采用燃氣后，尾氣排放污染會顯著降低，且成本費用低，安全性高，使用性能好。在我國燃氣汽車的推廣活動已于上世紀末，本世紀初在全國范圍內(nèi)蓬勃展開。北京、上海、四川川東地區(qū)等12個城市和地區(qū)被國家確認為清潔汽車試點示范城市（ 地區(qū)），在全面加強對汽車排放控制管理的同時，重點開展壓縮天然氣（CNG）和液化石油氣（LPG）汽車推廣工作。截至2002年6月底的統(tǒng)計，12個城市（地區(qū)）共建成加氣站360余座，改裝燃氣汽車13余萬輛。上海市的LPG加氣站達80余座，遍布全市區(qū)，80%的出租汽車燃用LPG。北京市的單一燃料CNG公交車已達到2000余輛，成為世界擁有CNG公交車最多的城市。四川充分利用天然氣資源的優(yōu)勢，成都、德陽、綿陽等城市共建成CNG加氣站60余座，改裝CNG汽車17000余輛。這些成績?yōu)槲覈娲剂掀嚨耐茝V應(yīng)用積累了極為寶貴的經(jīng)驗和打下了重要的基礎(chǔ)。將乙醇進一步脫水再加上變性劑后生成變性燃料乙醇。所謂車用乙醇汽油就是把變性燃料乙醇和汽油以一定比例混配制成的一種汽車燃料。用乙醇汽油作為燃料的汽車早在上世紀已在巴西、印度等國家出現(xiàn)。在我國使用乙醇汽油作為汽車燃料在技術(shù)上已非常成熟，部分地方開始推廣使用，但成本較高，經(jīng)濟效益不如汽油車。乙醇可以有效改善油品的性能和質(zhì)量，降低一氧化碳、碳氫化合物等主要污染物排放。它不影響汽車的 行駛性能，還減少有害氣體的排放量。乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，是目前世界上可再生能源的發(fā)展重點，符合我國能源替代戰(zhàn)略和可再生能源發(fā)展方向，技術(shù)上成熟安全可靠，在我國完全適用，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。 中國最早生產(chǎn)乙醇燃料的企業(yè)是河南南陽的天冠集團，也是國家重點試點企業(yè)，乙醇燃料最早試點地也是河南的鄭州，洛陽，南陽三地?，F(xiàn)在主要是以甜高粱乙醇為主，甜高粱的低投入和高產(chǎn)出，是所有生物質(zhì)中效益和發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮?。生物柴油是一種可再生的能源，它是由任何天然的油脂和甲醇（或乙醇）經(jīng)過化學(xué)方法加工而成，它可以直接在柴油機上使用（B100）或與柴油以任意比例混合使用（B20）。使用生物柴油能減少溫室氣體排放，降低空氣污染另外生產(chǎn)和使用生物柴油對發(fā)展國內(nèi)經(jīng)濟，減少石油供給的需求，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展等方面都有積極作用。美國最初的興趣是以大豆油作為生物柴油的原料，許多歐洲國家關(guān)注的是菜籽油。赤道氣候國家對可可脂和棕櫚油更感興趣。日本則以廢食用油作為生物柴油的原料。美國、德國和澳大利亞等已制定了生物柴油的品質(zhì)標準[13,14]。目前汽車尾氣處理的新技術(shù)有低溫等離子技術(shù)、光催化降解技術(shù)、汽車尾氣新型凈化劑、利用尾氣發(fā)電驅(qū)動和磁驅(qū)動技術(shù)。等離子體技術(shù)由于其凈化效率高，能同時處理多種污染物以及無二次污染等優(yōu)點，在汽車尾氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用中引起人們的特別關(guān)注。低溫等離子技術(shù)用于機內(nèi)凈化主要是使空氣在送入內(nèi)燃機燃燒室之前等離子化，通過等離子體發(fā)生器將空氣等離子化使得空氣中含有富足的原子氧和臭氧及其它激發(fā)態(tài)的氧，從而大大提高燃料的燃燒速率；同時等離子化的空氣中含有的氧粒子參與反應(yīng)的能力比中性的氧氣分子更強，可以使HC、CO得到充分氧化而大大減少有害物氣體的生成，這樣不僅可以節(jié)約能量，且能在一定程度上降低污染物的排放量[15]。等離子體技術(shù)在機外凈化中的應(yīng)用包括低溫等離子體的直接氧化還原法和低溫等離子體輔助催化還原法。前者主要是通過沿面放電或介質(zhì)阻擋放電(機外凈化的低溫等離子體技術(shù)一般情況下主要采用這兩種方式)使得由發(fā)動機排出的尾氣等離子化，由于等離子化后的尾氣中含有足夠的激發(fā)態(tài)的活性氧，極易與CO、HC發(fā)生反應(yīng)；同時尾氣中含有的HC和炭黑粒子又可以直接作為還原劑，在等離子區(qū)域與NOx化合，生成無害的NCO2和H2O。后者是一種將低溫等離子體技術(shù)與三效催化技術(shù)結(jié)合使用的一種方法，是低溫等離子體輔助HC的選擇性催化還原系統(tǒng)降低NOx的排放。此外，低溫等離子體技術(shù)通過靜電捕集的方法可以去除尾氣中的顆粒物[16]。近年來，國內(nèi)外對以二氧化鈦(TiO2)為代表性催化劑的多相光催化進行了很多研究。隨著科學(xué)的發(fā)展，光催化納米材料被稱為21世紀最有前途的材料，光催化技術(shù)也隨之應(yīng)用到降解汽車尾氣的問題當中。光催化降解技術(shù)是一種利用光觸媒進行催化降解反應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)。通常所說的光觸媒是一類以TiO2為代表的具有光催化功能的光半導(dǎo)體材料的總稱。日本科學(xué)家Fujishima和Honda于1972年首次發(fā)現(xiàn)在近紫外光(380nm波長的光)的作用下，金紅石型TiO2單晶電極能使水在常溫常壓下分解為氫氣和氧氣。如何將這種光催化材料安全、高效地噴灑到道路表面，以降解汽車尾氣保護生態(tài)環(huán)境是國內(nèi)外相關(guān)研究領(lǐng)域十分關(guān)注的問題。光催化降解材料在紫外線的照射下，其中的TiO2，可產(chǎn)生游離電子及空穴
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