M15甲醇汽油道路試驗(yàn)研究進(jìn)展

楊國(guó)輝，李磊，尹洪清，王振華

（兗礦水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心有限公司，山東滕州277527）

M15甲醇汽油道路試驗(yàn)研究進(jìn)展

楊國(guó)輝，李磊，尹洪清，王振華

（兗礦水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心有限公司，山東滕州277527）

在M15甲醇汽油小試的基礎(chǔ)上，進(jìn)行試驗(yàn)車(chē)輛道路試驗(yàn)。結(jié)果表明:試驗(yàn)車(chē)燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，動(dòng)力性沒(méi)有下降，M15甲醇汽油消耗增加量在6%以?xún)?nèi)，雙怠速工況CO、HC排放值遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值，常規(guī)排放量降低20%以上，汽車(chē)非常規(guī)甲醛排放量略有上升，環(huán)保性能較好。

M15甲醇汽油；道路試驗(yàn)；環(huán)保性能

0 引言

甲醇汽油作為車(chē)用替代燃料，是新能源的重要組成部分[1]。原油是全球最主要的一次能源，當(dāng)前能源短缺的實(shí)質(zhì)是原油短缺。車(chē)用燃料是原油最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，占全球原油總消耗量的70%以上。甲醇汽油是一種“以煤代油”路徑，可作為汽油的替代物實(shí)現(xiàn)對(duì)原油的部分替代。甲醇具有良好的燃燒性能，且排放低、辛烷值高、抗爆性好、資源豐富、工藝成熟、成本低、存儲(chǔ)運(yùn)輸方便，一直被人們視為是一種最有希望的汽車(chē)代用燃料[2]。

我國(guó)整個(gè)石油消費(fèi)市場(chǎng)中，汽油、柴油的消費(fèi)量已超過(guò)原油總消費(fèi)量的50%，交通燃料占其中的70%以上。據(jù)國(guó)家發(fā)改委統(tǒng)計(jì)，2012年我國(guó)原油表觀消費(fèi)量為4.76×108t，進(jìn)口原油2.71×108t，出口2.44×106t，對(duì)外依存56.4%。我國(guó)2012年末全國(guó)民用汽車(chē)保有量達(dá)到1.20×108輛，比上年末增長(zhǎng)14.3%，汽油表觀消費(fèi)量8.68×107t，同比增幅12%[3-6]。對(duì)于石油資源缺乏的中國(guó)來(lái)說(shuō)，對(duì)外依存度逐年加大，無(wú)論是從政治方面還是經(jīng)濟(jì)方面考慮，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

甲醇以天然氣、煤炭和多種有機(jī)物作為原料制取，因而來(lái)源廣泛。近年來(lái)，隨著植物制取甲醇技術(shù)的發(fā)展，甲醇成為可再生能源之一。甲醇在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是無(wú)色澄清液體，有刺激性氣味，可溶于水,也可混溶于醇、醚等多種有機(jī)溶劑[7-8]。作為燃料使用具有辛烷值高、抗爆性好、含氧量高等特點(diǎn),是良好的汽車(chē)替代燃料。甲醇的理化特性比較接近汽油,可以作為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的替代燃料。由于甲醇分子中含有50%的氧，從理論上而言使燃燒更充分,具有比汽油更低的有害排放。

1 試驗(yàn)

1.1 M15甲醇汽油簡(jiǎn)介及制備

M15甲醇汽油是指國(guó)標(biāo)汽油（93#、97#等）、甲醇、添加劑按一定的體積（質(zhì)量）比經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的流程調(diào)配而成的一種新型環(huán)保燃料甲醇與汽油的混合物。本文指的M15甲醇汽油為在國(guó)標(biāo)93#汽油中加入15%的優(yōu)等甲醇、0.6%的自制清潔分散劑，混合均勻后得到M15甲醇汽油。

1.2 M15甲醇汽油道路試驗(yàn)

試驗(yàn)車(chē)輛（朗逸和帕薩特）的道路運(yùn)行試驗(yàn)主要在山東省境內(nèi)完成，試驗(yàn)期間試驗(yàn)車(chē)輛運(yùn)行的區(qū)域還包括江蘇省、山西省、河南省、安徽省、陜西省等，試驗(yàn)車(chē)輛運(yùn)行環(huán)境基本代表了山東及周邊省市的車(chē)輛行駛環(huán)境，運(yùn)行路況多樣，包括高速公路、國(guó)道、省道、市區(qū)和鄉(xiāng)村道路。真實(shí)反映了一般公務(wù)和私家用車(chē)的行駛環(huán)境和路況，運(yùn)行試驗(yàn)環(huán)境和路況具有代表性。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 動(dòng)力性能結(jié)果分析

試驗(yàn)車(chē)輛在M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，進(jìn)行直接檔加速試驗(yàn)和起步連續(xù)換檔加速試驗(yàn)，考核其動(dòng)力性是否有明顯變化。

2.1.1 直接檔加速試驗(yàn)

試驗(yàn)車(chē)輛在M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，直接檔加速試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)車(chē)輛直接檔加速試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，試驗(yàn)車(chē)輛在M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比：朗逸加速時(shí)間減少1.28%，帕薩特加速時(shí)間增加1.48%。試驗(yàn)車(chē)輛直接檔加速試驗(yàn)說(shuō)明，試驗(yàn)車(chē)輛運(yùn)行至50 000 km，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，動(dòng)力性基本不變。

2.1.2 起步連續(xù)換擋加速試驗(yàn)

試驗(yàn)車(chē)輛在M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，起步連續(xù)換檔加速試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)車(chē)輛起步連續(xù)換檔加速試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，試驗(yàn)車(chē)輛M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比：朗逸加速時(shí)間減少0.43%，帕薩特加速時(shí)間減少1.13%。起步連續(xù)換檔加速試驗(yàn)說(shuō)明，試驗(yàn)車(chē)輛燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，動(dòng)力性略微增加。

2.1.3 燃油消耗結(jié)果分析

試驗(yàn)車(chē)輛M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，進(jìn)行限制條件下等速燃料消耗量和七種車(chē)速等速燃料消耗量試驗(yàn)。

2.1.3.1 限制條件下等速燃料消耗量

表3 試驗(yàn)車(chē)輛限制條件下等速燃料消耗量試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，試驗(yàn)車(chē)輛M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比：朗逸油耗增加5.31%，帕薩特油耗增加3.85%。

2.1.3.2 七種車(chē)速等速燃料消耗量

本試驗(yàn)車(chē)輛（朗逸和帕薩特）保持車(chē)速分別為30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、70 km/h、80 km/h、90 km/h，測(cè)試100 km燃料消耗量，在七種車(chē)速下評(píng)價(jià)燃油消耗，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)車(chē)輛等速燃料消耗量測(cè)試結(jié)果

由圖1和表4可知，試驗(yàn)車(chē)輛M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比：在七種不同車(chē)速下，M15甲醇汽油油耗均有所增加，其中，朗逸油耗平均增加5.31%，帕薩特油耗平均增加4.12%。

表4 試驗(yàn)車(chē)輛七種車(chē)速等速燃料消耗量試驗(yàn)結(jié)果

2.1.3.3 排放性能試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)車(chē)輛燃用M15甲醇汽油運(yùn)行50 000 km，分別采用M15甲醇汽油和93#汽油進(jìn)行試驗(yàn)車(chē)輛排放性能考核。

（1）常規(guī)排放

圖2 朗逸車(chē)常規(guī)排放測(cè)試結(jié)果

圖3 帕薩特車(chē)常規(guī)排放測(cè)試結(jié)果

由試驗(yàn)車(chē)輛雙怠速排放試驗(yàn)可知，試驗(yàn)車(chē)輛燃用M15甲醇汽油，低怠速工況CO排放值為0.01%，遠(yuǎn)低于0.5%的排放限值，高怠速工況CO排放值為0.002%，遠(yuǎn)低于0.3%的排放限值；低怠速工況HC排放值為21 ppm，不高于100 ppm的排放限值，高怠速工況HC排放值為5 ppm，遠(yuǎn)低于100 ppm的排放限值。試驗(yàn)車(chē)輛M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與燃用93#汽油相比：尾氣中的CO、HC含量明顯下降，CO、HC排放量下降率超過(guò)23%；尾氣中的NOx含量有所升高，由于NOx含量較少，對(duì)尾氣常規(guī)排放量的影響較小。因此，試驗(yàn)車(chē)輛M15甲醇汽油運(yùn)行至40 000 km后，常規(guī)排放量降低20%以上。

（2）甲醛排放

試驗(yàn)車(chē)輛在M15甲醇汽油運(yùn)行至50 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，甲醛排放試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

表6 試驗(yàn)帕薩特車(chē)甲醛排放測(cè)試結(jié)果

由表5、表6得出，試驗(yàn)車(chē)輛（朗逸和帕薩特）M15甲醇汽油運(yùn)行至40 000 km時(shí)，燃用M15甲醇汽油與燃用93#汽油相比：汽車(chē)非常規(guī)甲醛排放量略有上升，怠速工況，朗逸上升0.15 mg/m3，帕薩特上升0.17 mg/m3；高怠速工況，朗逸上升0.33 mg/m3，帕薩特上升0.18 mg/m3。

3 結(jié)論

試驗(yàn)車(chē)輛燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，直接檔加速試驗(yàn)和起步連續(xù)換檔加速試驗(yàn)說(shuō)明動(dòng)力性沒(méi)有下降；在限制條件下等速燃料消耗試驗(yàn)和七種車(chē)速等速燃料消耗試驗(yàn)說(shuō)明，M15甲醇汽油消耗增加量在6%以?xún)?nèi)。

試驗(yàn)車(chē)輛燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，雙怠速工況CO、HC排放值遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值，常規(guī)排放量降低20%以上；汽車(chē)非常規(guī)甲醛排放量略有上升，怠速工況分別上升0.15 mg/m3、0.17 mg/m3；高怠速工況分別上升0.33 mg/m3、0.18 mg/m3。

[1]王春嬌，朱慶云.淺析我國(guó)甲醇汽油發(fā)展的優(yōu)劣勢(shì)[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2012，30（6）：543-545.

[2]李憲民.甲醇汽油作為點(diǎn)燃式燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)材料的影響與對(duì)策研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

[3]陳偉芳.M15甲醇汽油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響[J].內(nèi)燃機(jī)工程，2009，30（3）：27-29.

[4]胡建功，張翠平，任超超，等.甲醇汽油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)及排放性能的影響[J].汽車(chē)與配件，2010，（49）：41-43.

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[7]周華，張道文.M15甲醇汽油汽車(chē)性能試驗(yàn)研究[J].西華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，29（4）：60-63.

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Progress in Road Test of M15 Methanol Gasoline

YANG Guo-hui，LILei，YIN Hong-qing，WANG Zhen-hua
（Yankuang National Research and Engineering Center for Coal Slurry Gasification and Coal Chemical Industry Ltd.，Tengzhou，Shandong 277527，China）

On the basis of M15 methanol gasoline test，vehicle roadtest was conducted.The power of test car fueled with M15 methanol gasoline did not decline，compared with 93#gasoline.M15 methanol gasoline consumption increased by less than 6%.The discharge value of CO and HC under double idling condition was much lower than the standard emission limit.Conventional emissions decreased by more than 20%. Automotive emissions of unconventional formaldehyde rose slightly.Environmentalperformance is better.

M15 methanolgasoline；road test；environmentalperformance

1006-4184（2017）8-0025-04

石墨烯：助太陽(yáng)能電池“遍地開(kāi)花”

2017-07-24

楊國(guó)輝（1985-），男，碩士研究生，現(xiàn)從事煤科學(xué)及煤化工技術(shù)的研究。E-mail:yangguohuiling@163.com。

想象這樣一些場(chǎng)景：未來(lái)，無(wú)論是窗戶(hù)和墻壁，還是手機(jī)和筆記本電腦，太陽(yáng)能電池?zé)o處不在。麻省理工學(xué)院（MIT）電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授孔靜（音譯），近日利用石墨烯研發(fā)的可彎曲透明太陽(yáng)能電池，這種太陽(yáng)能電池?zé)o需單獨(dú)安裝，可集成到手機(jī)和電腦屏幕內(nèi)，有望大幅降低這些電子產(chǎn)品的制造成本。近10年來(lái)，研究人員一直在研發(fā)各種透明的有機(jī)太陽(yáng)能電池，并取得重大進(jìn)展。這些電池與硅基太陽(yáng)能電池相比，具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：制造工藝簡(jiǎn)單，成本便宜，輕便易彎曲，容易運(yùn)送到?jīng)]有電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)。孔靜教授帶領(lǐng)其實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的特定工藝，使用銅箔、聚合物層、硅膠和一層乙烯—醋酸乙烯酯（EVA），不僅成功將兩層石墨烯電極沉積到太陽(yáng)能板上，而且能改變頂層石墨烯電極的工作性能，使其與底層石墨烯的性能完全不同，確保了電流順暢。為了檢測(cè)石墨烯電極是否實(shí)用，孔靜團(tuán)隊(duì)利用學(xué)校另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的太陽(yáng)能電池板，將石墨烯電極、ITO電極和鋁電極分別集成到玻璃板上，比較了三種電極的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，石墨烯電極和ITO電極的轉(zhuǎn)換效率相當(dāng)；鋁電極的轉(zhuǎn)換效率最高。孔靜解釋道，這是因?yàn)殇X電極能將部分太陽(yáng)光反射回電池板，可吸收更多的太陽(yáng)能，因此效率最高。他們對(duì)用兩層石墨烯電極制成的太陽(yáng)能電池進(jìn)行透明度檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，其光學(xué)透明度達(dá)到61%，最高值有69%，在目前透明太陽(yáng)能電池中最高。他們還用透明塑料、不透明紙和半透明膠帶分別做底板，將雙層石墨烯電極沉積其上制成太陽(yáng)能電池，發(fā)現(xiàn)三者轉(zhuǎn)換效率相當(dāng)，略低于玻璃為底板的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率。這意味著，石墨烯太陽(yáng)能電池未來(lái)用途非常廣泛，無(wú)論是墻壁和玻璃，還是手機(jī)和電腦，石墨烯電池都可以鋪展在上面，提供所需電能。

（來(lái)源：http://www.stdaily.com/index/h1t18/2017-08/11/content_567291.shtml）