汽車尾氣余熱回收利用裝置探索

王娟 王俊

摘 要：隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展，我國的能源消耗和環(huán)境污染也在逐漸增加，化石燃料的應用不僅導致更多的臭氧層空洞和酸雨情況滋生，全球氣候變暖也在不斷持續(xù)。目前，我國正大力開發(fā)和強化太陽能、風能、地熱等多項可再生能源的應用，在此基礎上，對汽車尾氣進行廢熱的余熱回收也是解決環(huán)境污染問題的一個重要研究方向。

關鍵詞：汽車尾氣;余熱回收;利用;裝置構(gòu)建

汽車是世界范圍內(nèi)廣泛應用的重要交通工具，在人們的生活和工作當中都扮演非常重要的角色。目前，我國汽車廣泛應用的能源以化石燃料為主，而化石燃料的使用會增加二氧化氮、二氧化碳、一氧化碳等多種污染廢棄物的排放，這種情況下導致酸雨和臭氧層消耗等環(huán)境污染情況也不斷在身邊的環(huán)境中滋生。雖然目前我國已經(jīng)致力于通過研究新能源汽車來減少化石燃料消耗，運用可再生能源來為汽車的行駛提供動力，但是對于汽車尾氣排放中的余熱進行回收利用可以使一些仍然具有應用價值的物質(zhì)被回收進行二次利用，甚至是多次反復利用，這樣也可以使一些污染廢棄物變得更加有價值。

1 汽車尾氣余熱回收利用裝置的工作原理

隨著能源消耗越來越多，汽車工業(yè)發(fā)展所帶來的尾氣排放為能源問題研究提供了又一個課題，事實上，在汽車發(fā)動機消耗燃料的過程中，有40%的能量都會隨著尾氣被排放到空氣當中，而汽車排放尾氣溫度一般在300～600 ℃左右，如果能夠利用廢熱來進行能量的回收利用，很顯然可以節(jié)約相關的石油資源，并且減少溫室氣體的排放，提高汽車的動力性能，也使汽車燃油變得更加經(jīng)濟實用。在對汽車尾氣的廢熱進行研究的過程中，有許多專家學者提出利用廢棄熱量來進行回收發(fā)電。而近年來，半導體溫差發(fā)電回收利用汽車尾氣中的廢熱也成為了重點研究項目。一般來說，這種半導體溫差發(fā)電的工作原理主要基于三種基本效應：塞貝克效應、拍爾帖效應和湯姆遜效應。經(jīng)過各國科學家的研究發(fā)現(xiàn)，半導體溫差發(fā)電不需要借助流體介質(zhì)和化學反應也沒有運動部件，在整個發(fā)電過程中并沒有介質(zhì)的泄漏，也不會出現(xiàn)噪音和磨損，而且用來發(fā)電的模塊體積較小，使用壽命更長，更適用于汽車尾氣的余熱回收利用體系，還能夠?qū)⒌推肺挥酂徂D(zhuǎn)化為高品位的電能，這無疑更適應汽車尾氣余熱回收利用裝置的構(gòu)建。

2 尾氣余熱回收利用技術(shù)分析

目前，我國所廣泛應用的發(fā)動機廢氣余熱回收利用技術(shù)是運用相關的余熱回收設備，使汽車發(fā)動機的尾氣中所含的熱量能夠得到回收，再通過一系列的反應來將廢氣熱量轉(zhuǎn)化為可用能源，目前所采用的尾氣熱量回收利用模式，不僅可以提高我國現(xiàn)如今的能源利用率、降低生產(chǎn)成本，也可以對環(huán)境起到一定的保護作用。當前汽車尾氣余熱在回收利用過程中，主要應用在車廂供暖、發(fā)電和一些水和食品的加熱方面，這些技術(shù)的應用雖然改善了目前的汽車乘車環(huán)境，但是對于車型的要求卻較高，不能全方位進行推廣。所以更需要將尾氣余熱回收利用技術(shù)與發(fā)動機燃燒性能和降低汽車發(fā)動機有害排放相結(jié)合，一方面可以提升車用燃料的能源利用率，另一方面可以減少化石燃料應用所帶來的環(huán)境污染，為我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供又一重要發(fā)展方向。

3 尾氣余熱利用裝置分析

在一些汽車尾氣余熱回收利用裝置的研究探索過程中，不乏對汽車發(fā)動機尾氣余熱具有較高利用價值和應用前景的裝置探索，其中最具有潛力的就是乙醇水蒸氣重整制氫裝置。這一裝置是利用換熱器的換熱性能使汽車發(fā)動機所產(chǎn)生的尾氣能量被應用于乙醇水蒸氣催化重整，在這一過程中，會產(chǎn)生大量的氫氣、甲烷、一氧化碳等氣體，這些氣體通過混合器可以直接應用于汽車發(fā)動機的燃燒，有效強化汽車發(fā)動機的工作性能，并減少二氧化碳和二氧化氮的排放。

在運用這一裝置的過程中，汽車發(fā)動機排放的高溫尾氣會順著排氣管進入余熱回收利用裝置，而尾氣中的能量則會被應用于乙醇水蒸氣催化重整，產(chǎn)生的混合氣會經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器，順著進氣管上的混合器與空氣進行混合，在氣體混合后，可以根據(jù)汽車發(fā)動機的不同情況來調(diào)整燃料的應用比例，使氣體能夠進入發(fā)動機汽缸進行燃燒并產(chǎn)生可供汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)的能量，而再次產(chǎn)生的尾氣余熱也可以順著裝置進行下一次的循環(huán)，實現(xiàn)發(fā)動機尾氣余熱的回收和利用。

4 結(jié)語

目前，我國對于各類型汽車尾氣余熱回收利用裝置還處于初步的探索和實驗階段，但是將汽車尾氣進行余熱回收利用對于我國的能源運營效率提升和環(huán)境保護都有著非常重要的作用。所以只有強化對汽車尾氣余熱回收利用裝置的探索，提升裝置對汽車尾氣余熱的利用效率，使更多的汽車尾氣排放能夠以回收利用的形式為汽車提供更高的化石能源應用效率，為全球氣候變暖、酸雨等諸多環(huán)境問題的解決提供理論和實踐技術(shù)思路。

參考文獻：

[1] 張帥.汽車尾氣余熱利用溫差發(fā)電裝置的實驗研究[D].杭州：浙江科技學院，2019.

[2] 孟瑩梅.淺談汽車尾氣能量回收發(fā)電裝置設計[J].中國高新區(qū)，2018（10）：31.