M15甲醇汽油道路試驗研究進展

楊國輝，李磊，尹洪清，王振華

（兗礦水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心有限公司，山東滕州277527）

M15甲醇汽油道路試驗研究進展

楊國輝，李磊，尹洪清，王振華

（兗礦水煤漿氣化及煤化工國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，進行試驗車輛道路試驗。結(jié)果表明:試驗車燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，動力性沒有下降，M15甲醇汽油消耗增加量在6%以內(nèi)，雙怠速工況CO、HC排放值遠低于標準規(guī)定的排放限值，常規(guī)排放量降低20%以上，汽車非常規(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；環(huán)保性能

0 引言

甲醇汽油作為車用替代燃料，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，當前能源短缺的實質(zhì)是原油短缺。車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現(xiàn)對原油的部分替代。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、存儲運輸方便，一直被人們視為是一種最有希望的汽車代用燃料[2]。

我國整個石油消費市場中，汽油、柴油的消費量已超過原油總消費量的50%，交通燃料占其中的70%以上。據(jù)國家發(fā)改委統(tǒng)計，2012年我國原油表觀消費量為4.76×108t，進口原油2.71×108t，出口2.44×106t，對外依存56.4%。我國2012年末全國民用汽車保有量達到1.20×108輛，比上年末增長14.3%，汽油表觀消費量8.68×107t，同比增幅12%[3-6]。對于石油資源缺乏的中國來說，對外依存度逐年加大，無論是從政治方面還是經(jīng)濟方面考慮，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實問題。

甲醇以天然氣、煤炭和多種有機物作為原料制取，因而來源廣泛。近年來，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。甲醇在標準狀態(tài)下是無色澄清液體，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,是良好的汽車替代燃料。甲醇的理化特性比較接近汽油,可以作為點燃式發(fā)動機的替代燃料。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

1.1 M15甲醇汽油簡介及制備

M15甲醇汽油是指國標汽油（93#、97#等）、甲醇、添加劑按一定的體積（質(zhì)量）比經(jīng)過嚴格的流程調(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甲醇汽油為在國標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

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

2 試驗結(jié)果分析

2.1 動力性能結(jié)果分析

試驗車輛在M15甲醇汽油運行至50 000 km時，進行直接檔加速試驗和起步連續(xù)換檔加速試驗，考核其動力性是否有明顯變化。

2.1.1 直接檔加速試驗

試驗車輛在M15甲醇汽油運行至50 000 km時，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，直接檔加速試驗結(jié)果見表1。

表1 試驗車輛直接檔加速試驗結(jié)果

由表1可知，試驗車輛在M15甲醇汽油運行至50 000 km時，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比：朗逸加速時間減少1.28%，帕薩特加速時間增加1.48%。試驗車輛直接檔加速試驗說明，試驗車輛運行至50 000 km，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，動力性基本不變。

2.1.2 起步連續(xù)換擋加速試驗

試驗車輛在M15甲醇汽油運行至50 000 km時，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，起步連續(xù)換檔加速試驗結(jié)果見表2。

表2 試驗車輛起步連續(xù)換檔加速試驗結(jié)果

由表2可知，試驗車輛M15甲醇汽油運行至50 000 km時，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比：朗逸加速時間減少0.43%，帕薩特加速時間減少1.13%。起步連續(xù)換檔加速試驗說明，試驗車輛燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，動力性略微增加。

2.1.3 燃油消耗結(jié)果分析

試驗車輛M15甲醇汽油運行至50 000 km時，進行限制條件下等速燃料消耗量和七種車速等速燃料消耗量試驗。

2.1.3.1 限制條件下等速燃料消耗量

表3 試驗車輛限制條件下等速燃料消耗量試驗結(jié)果

由表3可知，試驗車輛M15甲醇汽油運行至50 000 km時，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 七種車速等速燃料消耗量

本試驗車輛（朗逸和帕薩特）保持車速分別為30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、70 km/h、80 km/h、90 km/h，測試100 km燃料消耗量，在七種車速下評價燃油消耗，如圖1所示。

圖1 試驗車輛等速燃料消耗量測試結(jié)果

由圖1和表4可知，試驗車輛M15甲醇汽油運行至50 000 km時，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比：在七種不同車速下，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 試驗車輛七種車速等速燃料消耗量試驗結(jié)果

2.1.3.3 排放性能試驗結(jié)果及分析

試驗車輛燃用M15甲醇汽油運行50 000 km，分別采用M15甲醇汽油和93#汽油進行試驗車輛排放性能考核。

（1）常規(guī)排放

圖2 朗逸車常規(guī)排放測試結(jié)果

圖3 帕薩特車常規(guī)排放測試結(jié)果

由試驗車輛雙怠速排放試驗可知，試驗車輛燃用M15甲醇汽油，低怠速工況CO排放值為0.01%，遠低于0.5%的排放限值，高怠速工況CO排放值為0.002%，遠低于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，遠低于100 ppm的排放限值。試驗車輛M15甲醇汽油運行至50 000 km時，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23%；尾氣中的NOx含量有所升高，由于NOx含量較少，對尾氣常規(guī)排放量的影響較小。因此，試驗車輛M15甲醇汽油運行至40 000 km后，常規(guī)排放量降低20%以上。

（2）甲醛排放

試驗車輛在M15甲醇汽油運行至50 000 km時，燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，甲醛排放試驗結(jié)果見表5、表6。

表6 試驗帕薩特車甲醛排放測試結(jié)果

由表5、表6得出，試驗車輛（朗逸和帕薩特）M15甲醇汽油運行至40 000 km時，燃用M15甲醇汽油與燃用93#汽油相比：汽車非常規(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

試驗車輛燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，直接檔加速試驗和起步連續(xù)換檔加速試驗說明動力性沒有下降；在限制條件下等速燃料消耗試驗和七種車速等速燃料消耗試驗說明，M15甲醇汽油消耗增加量在6%以內(nèi)。

試驗車輛燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，雙怠速工況CO、HC排放值遠低于標準規(guī)定的排放限值，常規(guī)排放量降低20%以上；汽車非常規(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.淺析我國甲醇汽油發(fā)展的優(yōu)劣勢[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2012，30（6）：543-545.

[2]李憲民.甲醇汽油作為點燃式燃料對發(fā)動機材料的影響與對策研究[D].西安：長安大學，2012.

[3]陳偉芳.M15甲醇汽油對發(fā)動機排放的影響[J].內(nèi)燃機工程，2009，30（3）：27-29.

[4]胡建功，張翠平，任超超，等.甲醇汽油對發(fā)動機動力經(jīng)濟及排放性能的影響[J].汽車與配件，2010，（49）：41-43.

[5]吳芃，許世海，熊云，等.M15甲醇汽油及添加劑對噴油嘴沉積物生成的影響[J].當代化工，2016，45（2）：288-291.

[6]魏衍舉，劉圣華，劉方杰，等.甲醇汽油發(fā)動機醇醛排放特性及其影響因素研究[J].西安交通大學學報，2011，45（1）：1-4.

[7]周華，張道文.M15甲醇汽油汽車性能試驗研究[J].西華大學學報：自然科學版，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：助太陽能電池“遍地開花”

2017-07-24

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

想象這樣一些場景：未來，無論是窗戶和墻壁，還是手機和筆記本電腦，太陽能電池無處不在。麻省理工學院（MIT）電子工程和計算機科學系教授孔靜（音譯），近日利用石墨烯研發(fā)的可彎曲透明太陽能電池，這種太陽能電池無需單獨安裝，可集成到手機和電腦屏幕內(nèi)，有望大幅降低這些電子產(chǎn)品的制造成本。近10年來，研究人員一直在研發(fā)各種透明的有機太陽能電池，并取得重大進展。這些電池與硅基太陽能電池相比，具有多項優(yōu)勢：制造工藝簡單，成本便宜，輕便易彎曲，容易運送到?jīng)]有電網(wǎng)的偏遠地區(qū)。孔靜教授帶領(lǐng)其實驗室團隊研發(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。為了檢測石墨烯電極是否實用，孔靜團隊利用學校另一個實驗室的太陽能電池板，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能轉(zhuǎn)換效率。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，石墨烯電極和ITO電極的轉(zhuǎn)換效率相當；鋁電極的轉(zhuǎn)換效率最高。孔靜解釋道，這是因為鋁電極能將部分太陽光反射回電池板，可吸收更多的太陽能，因此效率最高。他們對用兩層石墨烯電極制成的太陽能電池進行透明度檢測發(fā)現(xiàn)，其光學透明度達到61%，最高值有69%，在目前透明太陽能電池中最高。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能電池，發(fā)現(xiàn)三者轉(zhuǎn)換效率相當，略低于玻璃為底板的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。這意味著，石墨烯太陽能電池未來用途非常廣泛，無論是墻壁和玻璃，還是手機和電腦，石墨烯電池都可以鋪展在上面，提供所需電能。

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