稀土催化資料:剪除汽車的“黑尾巴”
2015-04-11 10:11 來(lái)源:http://www.elinglong.com/ 閱讀: 次- 碾壓混凝土拱壩:兩個(gè)天下第一 20年群體攻關(guān)
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翁端教授和他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“稀土催化材料及在機(jī)動(dòng)車尾氣凈化中的運(yùn)用”獲2009年度國(guó)家科技先進(jìn)二等獎(jiǎng)
剪除汽車的“黑尾巴”●練習(xí)記者 陳卓琬據(jù)德國(guó)一家汽車市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)猜測(cè),寰球汽車保有量最遲到2010年將沖破10億輛,而市場(chǎng)增加潛力最大的是亞洲和東歐。
如若不裝置汽車尾氣凈化裝置,在車輛未幾的情形下,大氣的自凈能力尚能化解車輛排出的毒素。但眼下車滿為患,交通擁擠成為粗茶淡飯,汽車本應(yīng)具有的便捷、舒服、高效的長(zhǎng)處已被過(guò)量的車輛逐漸對(duì)消,汽車尾氣更是貽害不淺。
汽車尾氣中含有上百種分歧化合物,此中傳染物包含固體懸浮微粒、一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔铩€U及硫氧化合物等。一輛轎車一年排擠的無(wú)害廢氣比本身分量大3倍,靈活車的燃料耗費(fèi)成為無(wú)情吞噬石油資本的無(wú)底洞。在汽車大批消費(fèi)資源的同時(shí),其排放的尾氣也在重大影響著人類的安康。
汽車尾氣催化凈化器
日前,由清華大學(xué)、華東理工大學(xué)、天津大學(xué)等多家單位配合實(shí)現(xiàn)的“稀土催化材料及在機(jī)動(dòng)車尾氣凈化中的利用”項(xiàng)目憑仗完整由我國(guó)自立計(jì)劃、制作的尾氣凈化器,榮獲2009年度國(guó)家科技提高二等獎(jiǎng)。該凈化妝置能成功地為汽車剪除 “黑尾巴”,讓一氧化碳、一氧化氮等無(wú)害氣體 “本性難移”,釀成合適排入大氣的氣體。這一項(xiàng)目由我校牽頭,材料迷信與工程系翁端教學(xué)擔(dān)負(fù)課題組組長(zhǎng)。
海歸赤子,心系國(guó)運(yùn)
1995年,翁端在瑞士聯(lián)邦高級(jí)產(chǎn)業(yè)大學(xué)取得博士學(xué)位后前往故國(guó)。剛踏上故鄉(xiāng),翁端內(nèi)心充斥了高興,但是這類喜悅的心境很快被深深的憂愁沖淡了。經(jīng)濟(jì)的高速成長(zhǎng)帶來(lái)的不僅是轂擊肩摩的忙碌氣象,另有行車道間的滔滔尾氣和城市上空的陣陣灰霾。使人擔(dān)心的城市環(huán)境使翁端備感責(zé)任嚴(yán)重,他很快作了一個(gè)決議:停止相關(guān)課題的研究,為改善城市環(huán)境盡一份力。
催化劑陶瓷蜂窩載體
1998年,經(jīng)由充足的調(diào)研論證,“稀土催化材料及在機(jī)動(dòng)車尾氣凈化中的應(yīng)用”正式啟動(dòng),2006年2月該項(xiàng)目獲得階段性成果。
走出困境,明確方向
據(jù)課題構(gòu)成員、我校材料系吳曉東傳授介紹,在國(guó)際上,美國(guó)、日本的科研機(jī)構(gòu)和廠商早就開(kāi)始存眷汽車尾氣凈化成績(jī),而我國(guó)則起步較晚,研究水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于其時(shí)的國(guó)際當(dāng)先水平。在2000年前后,國(guó)內(nèi)新車特別是轎車的尾氣凈化器市場(chǎng)簡(jiǎn)直全被國(guó)外廠商壟斷。那時(shí)占世界汽車尾氣凈化器產(chǎn)量93%的四至公司都在上海建廠,天下三大汽車排氣管公司與國(guó)內(nèi)企業(yè)合資生產(chǎn)消聲器等設(shè)備,世界上最大的催化劑載體供給商美國(guó)康寧公司獨(dú)資建立的陶瓷載體廠也存在強(qiáng)盛的壟斷上風(fēng)。國(guó)內(nèi)的轎車生產(chǎn)企業(yè)則多為合伙企業(yè),廣泛購(gòu)置國(guó)外廠家的尾氣凈化器產(chǎn)品。因?yàn)榇嬖谫Y金、技術(shù)等多項(xiàng)“進(jìn)入壁壘”,生產(chǎn)范圍普遍很小的海內(nèi)凈化器生產(chǎn)企業(yè)很難與國(guó)外企業(yè)相對(duì)抗。
翁端和他的課題組事先一樣面臨宏大的壓力,實(shí)驗(yàn)室面積狹窄、儀器設(shè)備相對(duì)粗陋、研究基礎(chǔ)較單薄、科研經(jīng)費(fèi)緩和等實(shí)際問(wèn)題制約了課題的進(jìn)一步推動(dòng)。是就此廢棄研究,仍是實(shí)時(shí)作出調(diào)劑?課題組面對(duì)著艱巨的決定。歷經(jīng)多番思考,課題組意識(shí)到,應(yīng)用基礎(chǔ)研究假如不與民族產(chǎn)業(yè)相聯(lián)合,就好像無(wú)根的浮萍,再富麗也是名義文章。
研究偏向的細(xì)調(diào)是課題組走出窘境的第一步。課題組通過(guò)調(diào)研發(fā)明,國(guó)外廠家對(duì)準(zhǔn)的是我國(guó)新車市場(chǎng),對(duì)在用車的配套安裝不感興致,即便在新車市場(chǎng),由于中國(guó)的燃油油品具有含硫量高等特色,國(guó)外的催化劑也未必實(shí)用。對(duì)于摩托車而言,我國(guó)事摩托車生產(chǎn)和使用大國(guó),由于利潤(rùn)率絕對(duì)較低,國(guó)外廠家對(duì)此不器重,而國(guó)外催化劑產(chǎn)品性能精良卻成本昂揚(yáng)。對(duì)柴油車而言,在富氧前提下,其尾氣中的氮氧化物復(fù)原和碳煙高溫焚燒打消依然是兩大世界性困難。因而,課題組瞄準(zhǔn)方向,對(duì)這些車型的尾氣凈化材料和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。
有了明確的進(jìn)步方向,課題組開(kāi)始踴躍爭(zhēng)取多方面的資源支持,包括爭(zhēng)奪國(guó)家項(xiàng)目支持,與天津大學(xué)、華東理工大學(xué)、中科院生態(tài)環(huán)境研究核心等單位強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,與國(guó)內(nèi)主干龍頭企業(yè)結(jié)合進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),清華集團(tuán)管控,與國(guó)際著名催化劑企業(yè)和高校進(jìn)行國(guó)際交換與合作。同時(shí),材料系在人員分配、硬件優(yōu)化等方面也對(duì)該項(xiàng)目賜與了鼎力支撐。
為了縮減經(jīng)費(fèi),課題組成員們一絲不茍,白手起家,將節(jié)儉上去的科研經(jīng)用度于購(gòu)買(mǎi)和搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。他們前后購(gòu)置了氣相紅外光譜儀、原位紅外光譜儀、質(zhì)譜儀等設(shè)備,并搭建了多套國(guó)際進(jìn)步的催化劑靜態(tài)性能評(píng)價(jià)裝置,使實(shí)驗(yàn)室設(shè)備從無(wú)到有,日益先進(jìn),為任務(wù)打下了優(yōu)秀的硬件基礎(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)室尾氣凈化催化劑性能評(píng)價(jià)裝置
吳曉東表現(xiàn):“項(xiàng)目停頓和國(guó)內(nèi)環(huán)境的改善也是不無(wú)關(guān)聯(lián)的。國(guó)家有關(guān)部分對(duì)環(huán)保的日益看重,國(guó)內(nèi)平易近族汽車產(chǎn)業(yè)和凈化器企業(yè)的突起,國(guó)民生涯水平的進(jìn)步和汽車市場(chǎng)的繁華,都為我們提供了精良的應(yīng)用環(huán)境,使我們明白了科研目的,也更有信念了。”
精誠(chéng)合作,共創(chuàng)出色
漫長(zhǎng)的研究,滿載著艱苦、失蹤和徘徊;現(xiàn)在,項(xiàng)目成功了,卻不一小我能夠獨(dú)攬這份光榮。由于,是多年來(lái)不懈的精誠(chéng)合作、彼此攙扶才讓他們走到了明天。
高校之間、校企之間、共事之間、師生之間,合作鑄就成功。沒(méi)有高校的研究團(tuán)隊(duì),就沒(méi)有發(fā)明性的科研成果;沒(méi)有企業(yè)的承認(rèn)和接收,就未將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐應(yīng)用的可能性;沒(méi)有團(tuán)隊(duì)成員間的互相商討、攙扶和砥礪,就沒(méi)有項(xiàng)目的敏捷開(kāi)展。
吳曉東先容說(shuō):“在咱們的研究中,老師的感化重要體當(dāng)初標(biāo)的目的指引、技巧領(lǐng)導(dǎo)和總結(jié)提升等方面,研究生和高年級(jí)本科生也是研討的重要力氣,他們的著手才能和實(shí)踐素養(yǎng)都在研究過(guò)程當(dāng)中得以提升。”實(shí)驗(yàn)儀器裝備的搭建是科研的主要內(nèi)容,學(xué)生經(jīng)由過(guò)程材料調(diào)研、兄弟單元訪問(wèn)和反復(fù)調(diào)試,勝利組建了多種催化資料評(píng)估安裝,自 1999年以來(lái),屢次取得清華年夜學(xué)先生實(shí)驗(yàn)室扶植奉獻(xiàn)獎(jiǎng)。先生經(jīng)過(guò)深刻思考,重復(fù)揣摩跟對(duì)照試驗(yàn),晉升了尾氣污染要害功效材料的機(jī)能,論述了相干作用機(jī)理和反映機(jī)制,頒發(fā)了高程度論文和國(guó)際集會(huì)講演。
由于該項(xiàng)目是面向應(yīng)用的基礎(chǔ)研究,經(jīng)過(guò)參加國(guó)家和國(guó)際合作層面的項(xiàng)目研究,學(xué)生們?cè)诳蒲姓J(rèn)識(shí)、研究方式、科研精力等方面都失掉了很好的錘煉,為未來(lái)走向社會(huì)、首創(chuàng)奇跡奠基了杰出的基礎(chǔ)。
工業(yè)集成,福澤社會(huì)
該項(xiàng)目成果構(gòu)成了擁有自主常識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)動(dòng)車尾氣凈化技術(shù)翻新系統(tǒng),所研究開(kāi)辟的機(jī)動(dòng)車尾氣凈化癥結(jié)材料及集成技術(shù)已在無(wú)錫威孚力達(dá)催化器無(wú)限義務(wù)公司建成了年產(chǎn)300萬(wàn)升的催化劑產(chǎn)業(yè)線。以本項(xiàng)目所開(kāi)發(fā)的技術(shù)為基本,今朝無(wú)錫威孚力達(dá)公司的汽車尾氣凈化器產(chǎn)業(yè)規(guī)模已居國(guó)內(nèi)第一,超越了全球尾氣凈化器主要生產(chǎn)企業(yè)在華的生產(chǎn)規(guī)模,打破了國(guó)外催化凈化器企業(yè)的壟斷局面。所生產(chǎn)的催化劑年發(fā)賣(mài)量從 2003年的16.2萬(wàn)升增添到2008年的 100余萬(wàn)升。自 2006年 1月到 2008年12月,本項(xiàng)目技術(shù)成果應(yīng)用所帶來(lái)的產(chǎn)值已跨越9億元。
從2006年開(kāi)端,無(wú)錫威孚力達(dá)公司成為我國(guó)市場(chǎng)占領(lǐng)率最大的凈化器生產(chǎn)企業(yè),其凈化器配套產(chǎn)品在國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)車型中市場(chǎng)據(jù)有率達(dá) 44.2%。2000年頭,我國(guó)的機(jī)動(dòng)車尾氣凈化器市場(chǎng) 100%都被國(guó)外產(chǎn)品把持;而到2008年末,在國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)新車達(dá)標(biāo)目次中,80%以上國(guó)產(chǎn)汽車都采取了本項(xiàng)目技術(shù)出產(chǎn)的凈化器配套產(chǎn)品。
因?yàn)榧夹g(shù)和成本上的兩重優(yōu)勢(shì),該項(xiàng)目產(chǎn)品具備遼闊的推行遠(yuǎn)景。到2008歲尾,產(chǎn)品已成功在奇瑞、吉祥、夏利、春風(fēng)、通用五菱等20多個(gè)國(guó)內(nèi)主要機(jī)動(dòng)車生產(chǎn)廠家、100余個(gè)車型中配套應(yīng)用。
2001年~2003年間,課題組與國(guó)際著名的生產(chǎn)商日本五十鈴公司發(fā)展了柴油車顆粒物凈化技術(shù)合作。2005年,課題組牽頭承當(dāng)了深圳市柴油車尾氣凈化樹(shù)模項(xiàng)目,重點(diǎn)處理了噴鼻港(香港機(jī)動(dòng)車 100%是柴油車)過(guò)境柴油大貨車和深圳柴油公交車的碳煙排放污染節(jié)制技術(shù)成績(jī),也為其余城市的在用車改革提供了有利鑒戒。
同時(shí),項(xiàng)目標(biāo)相關(guān)研究成果在摩托車尾氣凈化方面也獲得了應(yīng)用。1999年~2005年間,課題組與全球最大的摩托車尾氣凈化器生產(chǎn)商???桂林利凱特環(huán)保實(shí)業(yè)無(wú)限公司停止了技術(shù)協(xié)作。該企業(yè)生產(chǎn)的摩托車尾氣凈化器已出口日本、歐洲、北美等10多個(gè)國(guó)家和地域,產(chǎn)量占全球的40%以上。
本名目產(chǎn)品在國(guó)家環(huán)保部國(guó)Ⅳ排放尺度車型配套請(qǐng)求的國(guó)度標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)中及格率達(dá)100%,為汽車行業(yè)提供了滿意國(guó)際排放標(biāo)準(zhǔn)的凈化器產(chǎn)品,下降了本錢(qián),攻破了外洋相關(guān)企業(yè)和產(chǎn)物“一統(tǒng)山河”的局勢(shì),為增進(jìn)我國(guó)汽車產(chǎn)品出口供給了重要支持。
該項(xiàng)目技術(shù)結(jié)果產(chǎn)業(yè)化為我國(guó)大中都會(huì)的機(jī)動(dòng)車尾氣污染管理提供了到達(dá)國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)要求的環(huán)保車輛,為改良我國(guó)城市氛圍品質(zhì)作出了重要貢獻(xiàn),帶來(lái)了明顯的社會(huì)效益。
前路漫漫,仍需求索
我國(guó)2007年開(kāi)始實(shí)施國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn),北京市已于2008年3月開(kāi)始實(shí)行國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn),新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燃油性能提出了較高要求,對(duì)機(jī)動(dòng)車污染把持技術(shù)的需要日趨急切。
汽車尾氣凈化是一個(gè)持久的體系化工程,科研成果在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用水平也有待進(jìn)一步提高。“科研是在較為純真的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行的,而實(shí)踐汽車行駛環(huán)境和尾氣排放環(huán)境遠(yuǎn)比實(shí)驗(yàn)室的復(fù)雜,因而,從實(shí)驗(yàn)到生產(chǎn),再?gòu)纳a(chǎn)到使用,須要一個(gè)龐雜的進(jìn)程,現(xiàn)實(shí)行車環(huán)境中的尾氣凈化后果和實(shí)驗(yàn)成果也一定存在著差別。”
翁端、吳曉東和他們的團(tuán)隊(duì),和國(guó)內(nèi)相關(guān)范疇的科研職員仍將會(huì)持續(xù)努力于汽車尾氣凈化方面的研究,使汽車在給人們帶來(lái)方便的同時(shí)削減對(duì)情況的污染。
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