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楼狄明团队长期致力于柴油车PM2.5关键技术研发

柴油车颗粒后处理关键技术已得到广泛应用
来源:新闻中心  发表时间:06/21/2018 阅读次数:1495
      前不久,上海市2017年度科学技术奖颁奖大会举行,我校汽车学院楼狄明教授团队的“柴油车颗粒后处理关键技术研发及产业化”获得一等奖。“这项研究已经持续十余年,随着研究的不断深入,新成果不断产业化,加上社会公众逐渐认可、政府政策的到位,柴油车颗粒后处理技术已得到广泛应用并取得显著效果。”楼狄明说。
      据统计,上海目前已在巴士公交和浦东公交5000余辆柴油公交车,上港集团等11000余辆货运车上得到了应用,每年累计减少PM(颗粒物)排放约2100吨,其中黑碳和有机碳等关键治霾组分分别减少750吨和860吨,使大气PM2.5浓度削减0.2μg/m3左右。但当初的情况不是这样。
      众所周知,前些年我国的空气污染情况突出,“我拉着你的手却看不清你的脸”等成为民众调侃经常出现的“段子”。以PM2.5为代表的细颗粒污染是当前我国面临的最为严峻的大气环境问题。机动车尾气是大气PM2.5的主要来源之一,其贡献率可达25%~30%。柴油车是机动车颗粒物最主要贡献者,其分担率高达90%以上。有效控制柴油车颗粒物排放对减少大气灰霾、改善环境空气质量具有极为重要的意义。
      早在2005年,楼狄明教授带领团队在上海市科学技术委员会的资助下便开始了“基于微粒捕集器的城市柴油公交车排放控制技术”研究;接着,2009年又获得国家自然科学基金支持,开展柴油机瞬态工况排气颗粒数量及粒径分布规律研究,为柴油机颗粒后处理关键技术研究奠定了较好的基础。2012年,获得国家863计划支持,开展“满足欧VI排放标准的柴油机后处理关键技术研究”,进一步深化研究了柴油机颗粒后处理关键技术。截止目前,课题组相继获得国家863计划、国家自然科学基金、上海市科技攻关计划等15项课题支持,依托“产学研用”合作进行了十余年的技术攻关,攻克了柴油车颗粒后处理催化剂及涂覆技术、柴油车颗粒后处理载体技术、柴油车颗粒后处理装置集成与匹配技术三大核心技术,并成功开展了柴油车颗粒后处理技术大规模应用示范,在国内首次创建了柴油车颗粒后处理系统的“催化剂-载体-涂覆工艺-柴油车集成匹配-实车道路验证-性能评价-规模化应用”的全产业链技术平台。“该项目历经10余年‘产学研用’联合攻关,立足我国柴油硫含量高、不同柴油车实际运行工况复杂等特点,突破了氧化催化转化器(DOC)结合催化型颗粒捕集器(CDPF)的催化剂、载体、涂覆工艺、集成及发动机匹配等关键技术,自主研发了高效基于DOC+CDPF的后处理装置;成套后处理系统价格较同类进口产品降低40%以上,打破了国外企业垄断。”在谈到这里时,楼狄明话音中流露着喜悦、自豪和成果的来之不易。
      楼狄明介绍,课题组自主研发了以钛-硅-铝复合氧化物和分子筛为涂层,以Pt、Pd等铂族贵金属作为活性组分的高效低温活性和抗硫特性的DOC、CDPF催化剂;发明了柴油车Pt/Pd多涂层氧化性催化剂及其制备方法,解决了现有单一贵金属涂层的起燃温度较高、热耐久性较差问题,攻克了CDPF低温下颗粒连续再生和热稳定性等技术难题。支撑企业建立了年产1200万升的催化剂生产线,实现了产业化。
      课题组成功研发了薄壁、低膨胀、抗热冲击性能好的堇青石蜂窝载体,成型难度降低且成品率高,兼具流场特性好、超细颗粒捕集效率高的特点;发明了制备工艺简易、过滤效率高、低成本的陶瓷催化剂载体封孔料以及气体流场和温度场分布均匀的非常规端面载体,攻克了载体催化剂的利用率低及使用寿命短的难题。支撑企业建立了年产300万升堇青石载体生产线,实现了产业化。发明了高效率的全自动催化剂涂覆设备、载体外皮的制备方法和整体催化剂涂层探针,实现涂层涂覆高度和位置的自动化检测。
      课题组发明了设计柴油机后处理系统的方法,攻克了DOC+CDPF颗粒后处理技术集成与匹配等薄弱环节的技术难题,研制了基于城市实际道路状况的巴士用DOC+CDPF柴油机尾气净化系统,突破了柴油车低温工况下颗粒后处理装置再生难题,实现颗粒质量降低90%以上,颗粒数量降低95%以上。率先在上海市开展了1.6万余辆柴油公交车和货运车安装颗粒后处理装置的规模化应用示范,国内首次创建了全产业链技术平台。
      本项目成果申请发明专利22项、授权发明专利13项,授权实用新型专利14项。发表论文28篇,其中SCI收录1篇,EI收录14篇。主持或参与制定了2项柴油机排放控制行业标准。项目成果已在多家企业推广应用,近三年新增直接效益16.2亿。专家预测,随着我国国六排放标准全面实施,该项目产品有望实现300亿元年产值,年减排颗粒物等污染物约350吨。

 
 

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