交通运输业污染与其控制措施

1、交通运输业污染与其控制措施第一页，共66页。2一、交通运输业概况二、汽车尾气成分、产生过程及其机理 三、汽车尾气污染处理技术四、我国机动车尾气排放标准内容概要第二页，共66页。3一、交通运输业概况交通运输业 指国民经济中专门从事运送货物和旅客的社会生产部门，包括铁路、公路、水运、航空等运输部门。第三页，共66页。4交通运输污染源 是指对周围环境造成污染的交通运输设施和设备。它以发出噪声、引起振动、排放废气和洗刷废水、泄漏有害液体、散发粉尘等方式污染环境。排放的主要污染物有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、二氧化硫、铅化合物、苯并芘、石油和石油制品以及具毒有害运载物等。除污染城市环境外，对河流、湖

2、泊、海域构成威胁。排放的废气是大气污染物的主要来源之一。 第四页，共66页。5交通所消耗的能源造成了地区乃至全世界范围的空气污染。机动车辆要比任何一种单独的人力活动产生更多的空气污染。世界上的一氧化碳，碳氢化合物和二氧化氮气体有将近50%是由以汽油和柴油为动力的发动机所燃烧的矿物燃料释放的。在城市中心，特别在严重拥挤的街道上， 交通运输造成了高达90% 一95%的周围空气中的一氧化碳排放量，80%一90%的氮氧化合物和碳氢化合物质， 以及大部分的颗粒物质，对人类健康和自然资源构成威胁。第五页，共66页。6汽车尾气污染情况据统计，当前世界各国各种类型汽车总共约有7亿多辆。美国是世界上拥有汽车最多

3、的国家，2.6亿人口拥有1.9亿辆各类汽车，其中20%以上的家庭拥有3辆汽车，60%以上的家庭拥有2辆汽车。日本拥有小汽车4000多万辆。我国已拥有汽车1400万辆。按现在汽车增加的速度计算，预计到2030年，世界汽车保有量将达到10亿辆。第六页，共66页。7汽车尾气污染 - 来源汽车排放源主要来自三个方面：尾气排放，燃油蒸发排放和油箱通风。后两方面所造成的排放物相对第一方面来说要小得多，通常后两方面一氧化碳、氮氧化物为总排放量的1%-2%，碳氢化合物为20%左右。因此，汽车排放主要来自发动机燃烧产生的尾气。第七页，共66页。8汽车尾气污染 是由汽车排放的废气造成的环境污染。主要污染物为碳氢化

4、合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯丙芘及固体颗粒物等，能引起光化学烟雾等。 第八页，共66页。9二、汽车尾气成分、产生过程及其机理第九页，共66页。10（一）汽车尾气的产生机理1. 尾气的产生及主要有害组分汽车发动机是能量转换器和动力发生源，其作用是把燃料中贮藏的化学能转换为热能，提供人们想得到的机械能。在燃料燃烧转换过程中，以空气作为氧化剂，在尾气中除了两种最终氧化物(CO2和H2O)外，还有CO、未燃尽的碳氢化合物(HkCi;)以及高温燃烧时产生的NOx等有害气体。燃油在汽缸里燃烧的机理，可粗略地用如反应式表达:HmCn+N2+O2 HkCi+CO+CO2+NOX+H2O

5、800816 /第十页，共66页。112、汽车发动机 四冲程发动机是最常见的一种. 四冲程发动机属于往复活塞式内燃机，根据所用燃料种类的不同，分为汽油机、柴油机和气体燃料发动机三类。以汽油或柴油为燃料的活塞式内燃机分别称作汽油机或柴油机。使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称作气体燃料发动机。汽油和柴油都是石油制品，是汽车发动机的传统燃料。非石油燃料称作代用燃料。燃用代用燃料的发动机称作代用燃料发动机，如乙醇发动机、氢气发动机、甲醇发动机等。 第十一页，共66页。12四冲程汽油机工作原理 汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃

6、烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做冲功程和排气冲程内完成一个工作循环。 第十二页，共66页。13（1）进气行程（intake stroke)活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点汽缸内气体压力小于大气压力p0 ，即pa= (0.800.90) p

7、0。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340400K。 （2）压缩行程（compression stroke)压缩行程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达8002 000kPa，温度达600750K。第十三页，共66页。14（3）做功行程（power stroke)当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pz达

8、3 0006 000kPa，温度Tz达2 2002 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，在做功行程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180。 （4）排气行程（exhaust stroke)排气行程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气 。由于排气系统的阻力作用，排气终点的压力稍高于大气压力，即P终=(1.051.20)P0。排气终点温度为9001100K。活塞

9、运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。第十四页，共66页。15（二）汽车尾气成分及其产生过程1、一氧化碳(CO) 排放途径： 排气管、曲轴箱 成因： 一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物，主要是在局部缺氧或低温条件下，由于烃不能完全燃烧而产生，混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时，燃料不能充分燃烧，废气中一氧化碳含量会明显增加。危害： 血液中的血红素对CO比对。有较强的亲和力，人在含有CO的空气中停留，生理上会有强烈的反应,CO浓度越大，停留的时间越长， 其毒性反应越大。空气中的CO浓度超过100ppm时，会引起头痛、呕吐、耳呜、全身无力

10、、精神不振甚至昏厥;超过900ppm时，若长时间停留，会使人肢体瘫痪、痉挛甚至死亡。 第十五页，共66页。162、氮氧化合物(NOx)排放途径：排气管、曲轴箱成因：氮氧化合物是在内燃机气缸内大部分气体中生成的，氮氧化合物的排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。从燃烧过程看，排放的氮氧化物95%以上可能是一氧化氮，其余的是二氧化氮。危害：人受一氧化氮毒害的事例尚未发现，但二氧化氮是一种红棕色呼吸道刺激性气体，气味阈值约为空气质量的1.5倍，对人体影响甚大。由于其在水中溶解度低，不易为上呼吸道吸收而深入下呼吸道和肺部，引发支气管炎、肺水肿等疾病。在浓度为9.4mg/m2的空气中暴露10分钟，即

11、可造成呼吸系统失调。对于氮氧化合物世界卫生组织环境健康评价组曾做出这样的结论：二氧化氮浓度0.94mg/m3是短期暴露引起有害影响的最低水平，3最长1小时，一个月不能出现多于两次才能确保公共健康。第十六页，共66页。173、碳氢化合物(HC)排放途径：排气管、曲轴箱通风口成因：汽车尾气的碳氢化合物来自三种排放源。对一般汽油发动机来说，约60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放，20%25%来自曲轴箱的泄漏，其余的15%20%来自燃料系统的蒸发。危害：形成酸雨、污染湖泊、土壤，影响林业、渔业、牧业生产 ；侵蚀石质建筑物、铜像等；对人的呼吸系统、神经系统、造血系统都有严重的损坏作用；具有刺激性气味，是

12、形成光化学烟雾的组成部分；某些高分子环状 HC在动物体上有致癌作用。 第十七页，共66页。18 HC和NOx在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后，产生一种复杂的光化学反应，生成一种新的污染物形成光化学烟雾，1952年12月伦敦发生的光化学烟雾4天中死亡人数较常年同期约多4000，45岁以上的死亡最多，约为平时的3倍，1岁以下的约为平时的2倍。事件发生的一周中，因支气管炎、冠心病、肺结核和心脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。第十八页，共66页。194、醛成因：醛是烃类燃烧不完全产生，主要由内燃机废气排放。危害：汽车尾气排放的醛类以甲醛为主，占60%

13、70%。甲醛是有刺激性的气体，对眼睛有刺激性作用，也会刺激呼吸道，嗅觉阈值为0.061.2 mg，高浓度时会引起咳嗽、胸痛、恶心和呕吐。乙醛属低毒性物质，高浓度时有麻醉作用。丙烯醛是一种辛辣刺激性气体，对眼睛和呼吸道有强烈刺激，可引起支气管细胞损害，嗅觉阈值为0.484.1 mg。第十九页，共66页。205、含铅化合物成因：汽车尾气排放的含铅颗粒大部分来自内燃机的废气排放。四乙铅是作为抗爆剂加进汽油中的，一般汽油的含铅量0.08%0.13%之间，四乙铅燃烧后生成氧化铅排出。危害：铅主要作用于神经系统、造血系统、消化系统和肝、肾等器官。铅能抑制血红蛋白的合成代谢过程，还能直接作用于成熟的红细胞。

14、经由呼吸系统进入人体的铅粒，颗粒较大者能吸附于呼吸道的粘液上，混于痰中而吐出;颗粒较小者，便沉积于肺的深部组织，它们几乎全被吸收。铅在人体内各器官中积累到一定程度，会对人的心脏、肺等造成损害，使人贫血，行为呆傻，智力下降，注意力不集中，严重的还可能导致不育症以及高血压。第二十页，共66页。216、颗粒状物质排放途径：排气管成因：由于高温缺氧，烃分子发生裂解形成微粒。在柴油机中，即使有过量的氧形成稀混合气，但由于燃烧室内部分区域的燃油含量过多，燃料的裂解和燃烧同时进行，因而生成碳烟。汽油机在正常情况下产生的碳烟极少。危害：车用柴油机的排放源距离地面较近，排气微粒的粒径小，质量轻，属亚微米级粒子，

15、能够长期悬浮在大气中而不沉降，污染环境、阻碍视线，易被吸人人体内部。微粒主要来自HC、含铅添加剂和SO2，这些物质均很有害，它们呈复杂的链状或团絮状结构，其比表面积极大，又有较强的吸附能力，能吸附相当数量的高分子液相。第二十一页，共66页。22（三）汽车尾气中污染物排放量的影响因素 汽车尾气中的污染物排放量，除与内燃机结构、燃料组分等有关外，还因行驶工况的不同、空燃比的不同而有所差异。第二十二页，共66页。231、不同工况下的污染物排放情况第二十三页，共66页。242.空燃比是影响污染物排放量的主要因素空气和燃料的混合比(空燃比)，是影响汽车尾气污染物含量的最基本因素。各种燃料的理论空燃比是不

16、相同的：汽油为14.7，柴油为14.3。 用空气系数表达为=实际需要空气量理论需要空气量第二十四页，共66页。25当=1时，处于最佳空燃比，发动机为最佳工作状态，CO和HkCi排放量最低，但NOx增加;当 1 时，空气燃料配剂过稀，CO排量会减少，但HkCi增加；当 1 时，空气燃料配剂过浓，CO和HkCi均增高。第二十五页，共66页。26在三种主要有害成分CO、HkCi、NOx中，影响CO含量的，主要是空燃比,凡有影响空燃比的因素，诸如进气温度、大气压力等运转条件，都对CO生成有影响；尾气中HkCi含量，则决定于汽油燃烧的完全程度，包括空燃比在内的各影响燃烧完全的因素，都对HkCi生成有影响

17、; NOx的生成机理较复杂，粗略分析,可以认为NOx的生成需要有高温和多余的氧为条件，空燃比、点火提前角、燃烧室形状、进排气重叠时间、燃料组分等，都对NOx的生成有影响。（如图一）第二十六页，共66页。27第二十七页，共66页。28在空燃比 8.0:118.5:1这个范围内，汽车发动机可以进行燃烧工作;在这个范围之外，即空燃比更浓或更稀，都将使发动机不能正常工作，甚至停车。第二十八页，共66页。29三、汽车尾气污染处理技术 所谓汽车尾气净化就是采取种种有效措施，减少污染物的排放或使排放废气中CO、HC、NOx等污染物，分别被氧化或还原，生成无毒的CO2、H2O 和N2。为了减少汽车尾气排放，采

18、取的途径主要有两种。 一是在不改变燃料种类的情况下采用清洁燃烧技术（即机内净化）与尾气净化技术（即机外净化）。 二是提高燃油品质及利用绿色环保燃料来减少汽车尾气中有害物的排放。第二十九页，共66页。30（一） 机内净化技术 机内净化技术主要是提高燃料质量和改善燃料在发动机内的燃烧条件，尽可能地减少污染物的生成， 其措施有：改进燃烧室结构， 改进供油系统，改进进气系统，使燃油燃烧更充分，改进点火系统等。 目前国外已运用的机内净化方法主要有： 延迟点火法，废气再循环装置（EGR），控制燃烧装置（CSS），清洁空气装置（CAP）以及低温等离子体技术。而传统的机内净化技术主要包括改进发动机的内部结构，

19、采用电控燃油喷射系统，废气再循环系统等， 但是这些措施对设备的要求较为苛刻，成本过高，而且净化的效果也不理想。第三十页，共66页。311.废气再循环装置（EGR） 废气再循环（EGR）的设计思想就是从发动机排气中，引回部分废气与新鲜空气共同进入发动机汽缸内参与燃烧，既能降低汽缸内的燃烧温度，又可有效控制高温富氧条件下NOx的生成，从而大大降低发动机废气中NOx含量。第三十一页，共66页。32 EGR技术，即废气再循环技术(Exhaust Gas Recycle)是针对有害气体(NOx)设置的排气净化装置。它将一部分排气循进气管与新鲜空气混合后进入汽缸燃烧,以增加混合气的热容量,降低燃烧时的最高

20、温度,抑制NOx的生成。 EGR发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOx是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOx的生成，从而降低了废气中的NOx的含量 。第三十二页，共66页。33图3.1EGR发动机工作原理图A、空气滤清器 B、中冷器 C、进气歧管D、EGR冷却器 E、EGR峰值单向阀 F、EGR控制阀第三十三页，共

21、66页。34 但是，过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能，使发动机功率大大降低。第三十四页，共66页。352.低温等离子体技术 低温等离子技术，主要是将空气在送入内燃机燃烧室之前等离子化，使空气中含有充足的原子氧和臭氧及其他激发态氧，从而大大提高燃料的燃烧速率；同时使等离子化空气中的氧粒子比其中性的氧分子反应能力强，这样可以使HC，CO 得充分氧化， 从而大大减少有害气体的生成，这样不仅可以节约能量，且在一定程度上能降低污染物的排放量。第三十五页，共66页。36低温等离子体技术的原

22、理 等离子体被称作是除固态、液态和气态之外的第4种物质存在形态，是电子、离子、原子、分子、自由基等粒子组成的集合体。按粒子的温度，等离子体可分为热等离子体和低温等离子体（NTP）。其中，低温等离子体被称为非平衡等离子体，主要是由气体放电产生的，放电气体的电子温度一般要高达数万开氏度，低温等离子体的高速电子通过碰撞作用将其在电场中获得的能量传递给周围的原子或分子，使其激发离解或产生活性基团。 在废气处理方面， 低温等离子体通常利用辉光放电、电晕放电、沿面放电或介质阻挡放电（也称为无声放电）产生。而介质阻挡放电是一种灵活可靠的低温等离子体放电方式，适合生成较大体积的等离子体，其兼有辉光放电的大空间

23、均匀放电和电晕放电的高气压运行特点，而且电子密度很高，更加有利于汽车尾气的净化。第三十六页，共66页。37 空气经过低温等离子体作用后，产生一系列氧化性极强的OH、HO2、O、O3等强氧化物质，这些物质在排气中的基本反应过程如下： 由以上反应过程可知，等离子体可以利用放电产生的自由基等强氧化物质氧化PM（微粒，碳烟）与碳氢化合物，而对于NOx，可以把其主要成分NO氧化为NO2，然后将NO2还原成对环境无污染的N2。第三十七页，共66页。38 上图为一种常用的介质阻挡的低温等离子体发生器，该低温等离子体发生器由复合高压电极、低温等离子放电气相区、石英介质、低压电极、进气口、排气口和催化腔组成，低

24、温等离子体发生器通过复合高压电极连接变压变频等离子体电源和低压电极接地来产生低温等离子体放电。采用管状金属棒作为低压电极，由进气口进入低温等离子体发生器内的气体经过低温等离子放电气相区后可以从这些管子里排出。排气口上设置有安放催化剂的催化腔，该种结构在放电过程中会产生大量活性自由基团与柴油机有害排气进行化学反应，增强了去除柴油机有害气体排放的效果。介质阻挡的低温等离子体发生器示意图第三十八页，共66页。39 发生器开始工作时，在内部会产生大量的自由基等强氧化物质，它们的化学性质非常活跃，很容易与尾气中的污染组分如CO、HC及NOx发生反应，使催化剂迅速被激活，从而达到降低催化剂激活温度的目的，

25、同时低温等离子体发生器产生的自由基能促进催化剂的催化反应过程，显著提高尾气催化净化的效果。 目前，低温等离子体技术被用于废气处理的研究备受关注。低温等离子体技术具有净化效率高、能耗低以及无二次污染等特点，发展前景广阔。第三十九页，共66页。403、其他方法 汽车发动机内部的调试，可减少尾气污染物的排放量。（1）减少喷油提前角。减少喷油提前角，可降低发动机工作的最高温度(1500摄氏度)，使NOx的生成量减少。（2）改善喷油器的质量，控制燃烧条件(燃比、燃烧温度、燃烧时间)，可使燃料燃烧完全，从而可减少CO、HC和煤烟。（3）调整喷油泵的供油量，可降低发动机的功率，使雾化的燃料有足够的氧气进行完

26、全燃烧，从而也可以减少CO、CH和煤烟的生成。（4）燃烧室系统的优化。燃烧室形状的设计原则是面容比要小，即尽可能紧凑。紧凑的燃烧室可使燃烧时问缩短，实现快速燃烧。第四十页，共66页。41（二） 机外净化技术 机内净化只能减少有害气体的生成量，不能除去已生成的有害气体，因此净化效率不高。通常人们更关注的是机外净化技术。催化净化是目前研究与应用最多的机外净化方式。 机外净化是指利用发动机外净化反应装置，在尾气排出气缸进入大气之前， 将CO，HC 和NOx转化为无害气体的过程，可通过安装热反应器，一次反应器，催化转化器等装置以对排出的气体进行一次处理或净化。 机外净化采用的主要方法是净化催化法、分催

27、化燃烧法和三元催化法等，其中三元催化技术最为有效，也是当前用得最多的催化方法。第四十一页，共66页。42 三元催化技术，是指将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。由于这种催化器可同时将废气中的三种主要有害物质转化为无害物质，故称三元， 该催化技术主要是用三元催化器。三元催化技术第四十二页，共66页。43三元催化器结构：三元催化反应器类似消声器。它的外面用双层不锈薄钢板制成筒形。在双层薄板夹层中装有绝热材料-石棉纤维毡。内部在网状隔板中间装有净化剂。 净化剂：净化剂由载体和催化剂组成。载体一般由三氧化二铝制成，其形状有球形、多棱体形和网状隔

28、板等。净化剂实际上是起催化作用的，也称为催化剂。催化剂用的是金属铂、铑、钯。将其中一种喷涂在载体上，就构成了净化剂。 三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。 第四十三页，共66页。44工作原理发动机通过排气管排气时，CO、HC、和NOx三种气体通过三元催化反应器中的净化剂时，增强了三种气体的活性，进行氧化-还原化学反应。其中CO在高温下氧化成无色、无毒的二氧化碳（CO2）气体。HC化合物在高温下氧化成H2O和CO2。NOx还原成N2和O2。三种有害气体变成无害气体，使排气得以净化。氧化反应： HC + O2 CO2 + H2O CO + O2 CO2还原反应： NOx + CO

29、 N2 + CO2 NOx + H2 N2 + H2O第四十四页，共66页。45为了充分发挥三元催化器的降污效率，防止早期损坏失效，在汽车使用中应注意以下几个方面：1、装有三元催化器的汽车，不能使用含铅汽油，尤其到外地加油时一定要注意，因为含铅油燃烧后，铅颗粒随废气排经三元催化器时，会覆盖在催化剂表面，使催化剂作用面积减少，从而大大降低催化器的转换效率，这就是常说的的“三元催化器铅中毒”，经验表明即使只使用过一箱含铅汽油，也会造成三元催化器的严重失效。2、应避免未燃烧的混合气进入催化器。三元催化器开始起作用的温度是200摄氏度左右，最佳工作温度在400摄氏度至800摄氏度，而超过1000摄氏度

30、后作为催化剂的贵金属成分自身也将会产生化学变化，从而使催化器内的有效催化剂成分降低，使催化作用减弱。化器降低碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)这两种有害物质是通过在催化器内部进行燃烧使其转化为水(H2O)及二氧化碳(CO2)而实现的，而这种反映会产生热量，发动机工作正常情况下，这两种成分的含量适当，燃烧所产生的热量会使催化器保持在最佳工作温度附近，而发动机工作出现异常时排气中这两种成分的含量远远超过正常情况。第四十五页，共66页。46（三）提高燃油品质及使用绿色环保燃料处理尾气1、提高燃油品质（汽油为例）燃油品质与汽车尾气也有着重要的关系，为此世界各国，特别是发达国家不断对汽油质量做出越来越

31、严格的规定。通常，降低汽油中苯、硫、芳烃、烯烃含量，降低雷德蒸汽压，并在汽油中添加含氧化合物，可以减少汽车尾气中污染物的排放。如由中石化北京石油科学研究院开发的低烯烃含量的FCC 催化剂、由齐鲁石化公司研究院开发的轻汽油醚化技术、美国UOP公司开发的固体酸烷基化技术都能有效减少汽油中的烯烃含量，降低汽油的蒸汽压。此外，采用吸附脱硫技术、美国催化蒸馏技术研究公司开发的催化蒸馏脱硫技术、EXXON公司开发的选择性加氢脱硫工艺、在重整装置中增加苯抽提工艺等都能有效减少汽油中硫、苯、芳烃的含量，提高汽油的品质，改善汽油的质量，从而降低汽车尾气中有害物质的排放量，减轻汽车尾气的危害。第四十六页，共66页

32、。472、绿色环保燃料（或能源）（1）燃料电池燃料电池是一种新型的无污染、无噪声的汽车动力源，它可不经过燃烧而直接将燃料的化学能转化为电能。其可靠性高，适用性强，能量转换效率高，污染小，噪声低。按电解质划分，燃料电池大致分为五类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（ SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）。以PEMFC为例，其反应原理如图1 所示。第四十七页，共66页。48氢气（为了保持膜湿润，一般在进入电池前进行湿化处理）进入电池扩散至阳极催化层与膜的界面，在铂催化剂的作用下失去电子，形成质子，质子由膜导通，在阴极与膜

33、的界面，在铂催化剂的作用下与氧结合生成水，形成的水以蒸汽或冷凝水的形式由过剩的反应气从阴极气室排走。第四十八页，共66页。49（2）燃气（天然气、液化石油气）采用清洁燃料治理汽车尾气污染，天然气、液化石油气是汽车燃料的理想替代物。它们在发动机内可以充分燃烧，汽车发动机不必作大的改动就可直接使用，使汽车所排放的污染成分大大低于汽油发动机和柴油车。近年来由于环境保护的压力和能源危机的影响，燃气汽车得到世界上大多数国家政府的重视支持。日本已决定从2000年开始，在国内大量推广燃气汽车。其它燃气汽车生产大国，如德国、法国等也不甘落后，纷纷投入研制开发新型的燃气汽车。大量的研究表明，汽车采用燃气后，尾气

34、排放污染会显著降低，且成本费用低，安全性高，使用性能好。第四十九页，共66页。50（3）乙醇汽油将乙醇进一步脱水再加上变性剂后生成变性燃料乙醇。所谓车用乙醇汽油就是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配制成的一种汽车燃料。用乙醇汽油作为燃料的汽车早在上世纪已在巴西、印度等国家出现。在我国使用乙醇汽油作为汽车燃料在技术上已非常成熟，部分地方开始推广使用，但成本较高，经济效益不如汽油车。（4）生物柴油生物柴油是一种可再生的能源，它是由任何天然的油脂和甲醇（或乙醇）经过化学方法加工而成，它可以直接在柴油机上使用（B100）或与柴油以任意比例混合使用（B20） 。使用生物柴油能减少温室气体排放，降低空气污

35、染另外生产和使用生物柴油对发展国内经济，减少石油供给的需求，实现可持续发展等方面都有积极作用。美国最初的兴趣是以大豆油作为生物柴油的原料，许多欧洲国家关注的是菜籽油。赤道气候国家对可可脂和棕榈油更感兴趣。日本则以废食用油作为生物柴油的原料。美国、德国和澳大利亚等已制定了生物柴油的品质标准。第五十页，共66页。51四、我国机动车尾气排放标准及相关政策 与国外先进国家相比，我国汽车尾气排放法规起步较晚、水平较低，根据我国的实际情况，从八十年代初期开始采取了先易后难分阶段实施的具体方案，其具体实施至今主要分为四个阶段，也就是我们常说的国I、国II、国III、国IV。国1到国4排放标准的核心 -国1：

36、产品型式核准 -国2：产品生产一致性 -国3/4：在用车符合性（耐久性里程内）第五十一页，共66页。52机动车排放标准的实施状况注：1999年，北京市开始实施国一标准 2004年7月1日，全国范围内开始实施国2排放标准 2005年的12月30号，北京市开始实施国三标准 2007年7月1日，全国范围内开始实施国三排放标准 2008.3.1 北京实施国4排放标 目前上海也已实行国四标准 ,全国大部分的区实行国三标准，鉴于目前满足国四标准需求的车用柴油供应仍不到位，严重制约国四标准实施进度。为保证标准实施效果，我国将根据车用燃料供应实际，决定分车型、分区域实施国四标准 国家环境保护部规定自2013年

37、7月1日起，所有生产、进口、销售和注册登记的车用压燃式发动机与汽车必须符合国四标准的要求。第五十二页，共66页。53 我国机动车污染物排放标准中污染物排放限值大体等同欧盟排放标准，故国内也沿用类似称呼，但两者仍存有一定的技术差异。我国制定的轻型汽车污染物排放限值及测量方法()等效于“欧”标准；轻型汽车污染物排放限值及测量方法()等效于“欧”标准。而欧则比欧标准上了个台阶，有关专家做了一个形象的比喻：7辆执行欧标准的汽车，相当于1辆化油器车的污染物排放量；14辆执行欧标准的汽车，才相当于1辆化油器车的污染物排放量。按照轻型汽车号标准，家庭轿车和轻型汽车的一氧化碳排放量将在原有基础上减少30%，碳

38、氢和氮氧化合物则分别减少40%。 以尾气污染物含量为标准的话，国III相当于欧III，而欧III标准里没有装OBD，国标准里强制要求安装OBD（车载自动诊断系统） ，就是说只要想达到国III标准就必须装OBD，即使尾气中污染物含量的数值你达到了欧III的标准，如果没有加装OBD也不符合国III标准。 第五十三页，共66页。54轻型汽车汽车尾气排放国3国4标准第五十四页，共66页。55轻型汽油车排放限值第一类轻型汽油车排放限值比较：国相对于：CO下降19%，HC+NOx下降48%。国 相对于： CO下降-5%，HC+NOx下降30%。国 相对于 ： CO下降15%，HC+NOx下降64%。国 相

39、对于： CO下降57%，HC+NOx下降49%。国 相对于 ： CO下降63%，HC+NOx下降81%。阶段第一类轻型汽车 g/kmCOHCNOxHC+NOx国12.720.97国22.219.1%0.548.5%国32.315.4%0.2 0.15 0.3563.9%国4163.2%0.150.0%0.0846.7%0.1881.4%第五十五页，共66页。56轻型柴油车排放限值轻型柴油车排放限值比较： 国相对于： CO下降63%，HC+NOx下降28%，NOx下降28%，PM下降43%。国相对于： CO下降40%，HC+NOx下降21%，NOx下降21%，PM下降38% 。国相对于 ： CO

40、下降77%，HC+NOx下降42%，NOx下降42%，PM下降64% 。国相对于： CO下降22%，HC+NOx下降46%，NOx下降50%，PM下降50% 。国相对于 ： CO下降82%，HC+NOx下降69%，NOx下降71%，PM下降82% 。阶段柴油轿车排放限值 g/kmCOHC+NOXNOXPM国12.720.970.860.14国2163.2%0.727.8%0.6227.9%0.0842.9%国30.6476.5%0.5642.3%0.541.9%0.0564.3%国40.581.6%0.369.1%0.2570.9%0.02582.1%第五十六页，共66页。57重型汽油车排放限

41、值重型汽油车：国相对于：CO下降72%，HC+Nox下降71%。国 相对于：测量方法变化，不作比较。国 相对于： CO下降17%，HC+Nox下降17%。阶段重型汽油车 g/kWhCOHCNOXHC+NOX国13414 国29.771.5%4.170.7%国319.243.5%0.35 0.84 1.1991.5%国41652.9%0.2917.1%0.716.7%0.9992.9%第五十七页，共66页。58重型柴油车排放标准重型柴油车第三阶段中对采用了NOX和PM后处理装置的柴油车，应附加ETC（不停车收费系统）试验。第五十八页，共66页。59国家环保部大气移动源污染物的排放标准（法规政策）

42、（1） 摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法） - GB 146212011 代替 GB14621-2002 （2） 非道路移动机械用小型点燃式发动机排气污染物排放限值与测量方法（中国，阶段） - GB 261332010 （3） 轻便摩托车污染物排放限值及测量方法(工况法，中国第阶段) - GB18176-2007 代替GB18176-2002 （4） 摩托车污染物排放限值及测量方法(工况法，中国第阶段) - GB 146222007 代替GB14622-2002 （5） 摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法 - GB 209982007 （6） 非道路移动

43、机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国、阶段) - GB 208912007 （7） 汽油运输大气污染物排放标准 - GB 209512007 （8） 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国、阶段） - GB 18352.32005 （9） 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（） - GB 18352.1-2001 第五十九页，共66页。60（10） 车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法 - GB 17691-2001（11） 装用点燃式发动机重型汽车曲轴箱污染物排放限值及测量方法 - GB 113402005 （12） 点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简

44、易工况法） - GB 18285 -2005 （13） 摩托车和轻便摩托车排气烟度排放限值及测量方法 - GB 197582005 （14） 车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法 - GB 3847-2005 （15） 装用点燃式发动机重型汽车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法（收集法） - GB 147632005 （16） 车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法 - GB 14762-2002 （17） 农用运输车自由加速烟度排放限值及测量方法 - GB 18322-2002（18） 重型车用汽油发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中

45、国III、IV阶段） - GB 14762-2008 代替GB 14762-2002 第六十页，共66页。61(19) 车用柴油有害物质控制标准（第四、五阶段） - GWKB 1.2-2011 (20) 车用汽油有害物质控制标准（第四、五阶段） - GWKB 1.1-2011 代替GWKB 1-1999 (21) 点燃式发动机汽车瞬态工况法排气污染物测量设备技术要求 - HJ/T 3962007(22) 压燃式发动机汽车自由加速法排气烟度测量设备技术要求 - HJ/T 3952007 (23) 重型汽车排气污染物排放控制系统耐久性要求及试验方法 - GB 20890-2007 (24) 柴油车加载减速工况法排气烟度测量设备技术要求 - HJ/T 2922006