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(yàn)研究進(jìn)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(jìn)行試驗(yàn)車輛道路試驗(yàn)。結(jié)果表明:試驗(yàn)車燃用M15甲醇汽油與93#汽油相比，動(dòng)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(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代用燃料[2]。

我國整個(gè)石油消費(fèi)市場中，汽油、柴油的消費(fèi)量已超過原油總消費(fèi)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(jì)，2012年我國原油表觀消費(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2012年末全國民用汽車保有量達(dá)到1.20×108輛，比上年末增長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來說，對(duì)外依存度逐年加大，無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(biāo)準(zhǔn)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(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甲醇汽油簡介及制備

M15甲醇汽油是指國標(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)車輛運(yùn)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(yùn)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(shí)反映了一般公務(wù)和私家用車的行駛環(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)果見表1。

表1 試驗(yàn)車輛直接檔加速試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，試驗(yàn)車輛在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)車輛直接檔加速試驗(yàn)說明，試驗(yàn)車輛運(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)果見表2。

表2 試驗(yàn)車輛起步連續(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)說明，試驗(yàn)車輛燃用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 七種車速等速燃料消耗量

本試驗(yàn)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(píng)價(jià)燃油消耗，如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)車輛等速燃料消耗量測試結(jié)果

由圖1和表4可知，試驗(yàn)車輛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)車輛七種車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(yàn)車輛雙怠速排放試驗(yàn)可知，試驗(yàn)車輛燃用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)果見表5、表6。

表6 試驗(yàn)帕薩特車甲醛排放測試結(jié)果

由表5、表6得出，試驗(yàn)車輛（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)說明動(dòng)力性沒有下降；在限制條件下等速燃料消耗試驗(yàn)和七種車速等速燃料消耗試驗(yàn)說明，M15甲醇汽油消耗增加量在6%以內(nèi)。

試驗(yàn)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(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(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(duì)噴油嘴沉積物生成的影響[J].當(dāng)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(dòng)機(jī)醇醛排放特性及其影響因素研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，45（1）：1-4.

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

[8]商紅巖，陳照軍，楊朝合，等.車用M15甲醇汽油燃料的動(dòng)力性和排放特性試驗(yàn)研究[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，38（3）：164-168.

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(xué)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(jī)和筆記本電腦，太陽能電池?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)的可彎曲透明太陽能電池，這種太陽能電池?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，研究人員一直在研發(fā)各種透明的有機(jī)太陽能電池，并取得重大進(jìn)展。這些電池與硅基太陽能電池相比，具有多項(xiàng)優(yōu)勢：制造工藝簡單，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)?？嘴o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(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(dāng)；鋁電極的轉(zhuǎn)換效率最高?？嘴o解釋道，這是因?yàn)殇X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(duì)用兩層石墨烯電極制成的太陽能電池進(jìn)行透明度檢測發(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(dāng)，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(jī)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）