| “氢”正登台清洁排放的主要阶段
氢燃料电池动力汽车距离商业实用阶段也许尚有多年时间,但随着排放法规逐渐严格,氢的作用远远不只是作为一种燃料,它在未来排放中也可减少柴油机排放中的pM和NOx限值。据阿文美驰公司称,他们将在今后几年里在柴油机中使用氢来简化排放控制系统。阿文美驰公司已经开发出的这项新技术,可以缩小当今内燃机和燃料电池动力系统间的差距,并极大的促进燃油经济性的提高。
阿文美驰公司新系统的核心技术,是“低能等离子体燃料转化器系统”(low-powered plasma reformer sys-tem),通过等离子体裂化碳氢化合物气体和水蒸汽反应来产生氢,它无需一个单独的氢燃料供给系统。这种plasmare former根据车辆供燃油的需要而产生氢,无论是汽油或是柴油,都可以省去单独供油系统的重量和成本。由于等离子燃料转化器对车上氢的自生非常有效,该技术也可被发展为燃料电池的一项过渡技术,作为一种重要的内燃机(ICE)代用燃料资源。
等离子燃料转化器的工作原理及效果
等离子体燃料转化器类似于强连续“点火”,部分地燃烧空气与碳氢化物燃料(柴油或者汽油)的混合气。在设计上,这里的空气是有意不让其支持燃烧,而代之以将燃油/空气混合气分解,形成一种富氢燃气。在柴油机中,这种富氢燃气可能有助于恢复和改善废气排放系统的性能,启动其它废气排放系统的工作。在商用车上,富氢燃气可以作为一种低成本、高效率、完全燃烧、快速启动的NOx和PM捕集器的再生器,立刻就可以应用到柴油机废气后处理系统。从长远看,富氢燃气可能大大提高汽油机的燃烧效率。plasma reformerit用大约1OOW的电能,相当于一对传统的前照灯。
阿文美驰公司新型等离子燃料转化器,最初就是作为商用车柴油机尾气排放系统清洁氮氧化物(NOx)的再生器而设计的。将plasma reformer应用到汽车尾气排放净化系统,从原理上讲是在系统的媒质表面形成有活性物质的覆盖层,使尾气中的氮氧化物被吸收从而避免其排放到环境中。在传统的氮氧化物气体中,柴油燃料是作为碳氢化合物引入的,其缺点包括在低温下难以起动,造成更多的燃料消耗,让更多未燃尽的柴油排放到大气中去。采用plasma reform-er,通过低能等离子体裂化碳氢化合物气体和水蒸汽反应自生成氢气,从而减少NOx的排放。plasma reformer系统对于NOx和pM排放两者皆可降低,其处理方式和明显的效果在下列两种情况下都得以体现。
在处理NOx时,与SCR系统不同,阿文美驰公司的研究集中在使用等离子技术,利用一种“双管路NOx捕集器”(dual leg NOx trap)。plasma reformer安装在NO对甫集器的进气端,在气体进入一个或者另一个管路之前。双管路NOx捕集器结构意味着废气可以一条管路处理,而另一条被处于再生状态。
富氢燃气能非常有效地定期“再生”PM和NO对甫集器。试验表明,等离子转化器的富氢燃气只用相当于传统方法大约一半的柴油对NOx捕集器进行再生。氢启动的NO对甫集器也可以制作得非常小,更能抵抗硫的毒化。NOx捕集器也可以比其使用柴油有更宽的温度范围。也可能在货车发动机怠速工作时对氢启动的NOx捕集器进行再生,这一点是不可能简单地用传统方法做得到。试验表明,氢可以把储存在捕集器里的NOx降低90%以上,其效率远高于欧IV采用的SCR系统。另一个优点是不需要任何添加剂,这对于车辆制造商和经营业主具有相当大的吸引力。因为取消了尿素添加剂储存箱和剂量系统会减少重量和节约成本。



就工作温度而言,plasma reformer以在低到400℃温度下除硫,这大致相当于传统柴油机排气的温度;而低到1500C温度时能有效除去氮氧化物(NOx)。阿文美驰公司发现,利用等离子技术把氧化催化转化器和微粒捕集器组合一起,在排气温度低到100℃时氢气混合物对氧化催化转化器发生影响。这显示出甚至在冷发动机温度下都可能有效。
与目前利用柴油来提高捕集器温度的再生方法相比较,等离子系统为获得相同的能量释出而使用排气中不到20%的氧气。
如果减低NOx和PM这两种技术证明皆可行的话,那么这种等离子燃料转化器将对排放控制具有很大的冲击。提升了简化排放控制并降低成本的可能性。是否两个系统能通过使用等离子燃料转化器按顺序工作来减少PM和NOx,尚待观察。如果是,这就非常值得转移到欧Ⅳ以及更严格的欧V标准。
阿文美驰公司还报道了等离子燃料转化器能很好地与均质充量压缩点火(HCCI)柴油机技术协同工作,这有望于同步降低PM和NOx的排放。公司认为plasma reformer技术可能在2009年前得以商用,但日CCI未必能在2014年前能得到。
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