王娟 王俊

摘 要：隨著我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展，我國(guó)的能源消耗和環(huán)境污染也在逐漸增加，化石燃料的應(yīng)用不僅導(dǎo)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(guó)正大力開(kāi)發(fā)和強(qiáng)化太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)岬榷囗?xiàng)可再生能源的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，對(duì)汽車尾氣進(jìn)行廢熱的余熱回收也是解決環(huán)境污染問(wèn)題的一個(gè)重要研究方向。

關(guān)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(yīng)用的重要交通工具，在人們的生活和工作當(dāng)中都扮演非常重要的角色。目前，我國(guó)汽車廣泛應(yīng)用的能源以化石燃料為主，而化石燃料的使用會(huì)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(dǎo)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(guó)已經(jīng)致力于通過(guò)研究新能源汽車來(lái)減少化石燃料消耗，運(yùn)用可再生能源來(lái)為汽車的行駛提供動(dòng)力，但是對(duì)于汽車尾氣排放中的余熱進(jìn)行回收利用可以使一些仍然具有應(yīng)用價(jià)值的物質(zhì)被回收進(jìn)行二次利用，甚至是多次反復(fù)利用，這樣也可以使一些污染廢棄物變得更加有價(jià)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(lái)越多，汽車工業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的尾氣排放為能源問(wèn)題研究提供了又一個(gè)課題，事實(shí)上，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)消耗燃料的過(guò)程中，有40%的能量都會(huì)隨著尾氣被排放到空氣當(dāng)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(lái)進(jìn)行能量的回收利用，很顯然可以節(jié)約相關(guān)的石油資源，并且減少溫室氣體的排放，提高汽車的動(dòng)力性能，也使汽車燃油變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。在對(duì)汽車尾氣的廢熱進(jìn)行研究的過(guò)程中，有許多專家學(xué)者提出利用廢棄熱量來(lái)進(jìn)行回收發(fā)電。而近年來(lái)，半導(dǎo)體溫差發(fā)電回收利用汽車尾氣中的廢熱也成為了重點(diǎn)研究項(xiàng)目。一般來(lái)說(shuō)，這種半導(dǎo)體溫差發(fā)電的工作原理主要基于三種基本效應(yīng)：塞貝克效應(yīng)、拍爾帖效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)。經(jīng)過(guò)各國(guó)科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體溫差發(fā)電不需要借助流體介質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)也沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，在整個(gè)發(fā)電過(guò)程中并沒(méi)有介質(zhì)的泄漏，也不會(huì)出現(xiàn)噪音和磨損，而且用來(lái)發(fā)電的模塊體積較小，使用壽命更長(zhǎng)，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(wú)疑更適應(yīng)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(guó)所廣泛應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣余熱回收利用技術(shù)是運(yùn)用相關(guān)的余熱回收設(shè)備，使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣中所含的熱量能夠得到回收，再通過(guò)一系列的反應(yīng)來(lái)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(guó)現(xiàn)如今的能源利用率、降低生產(chǎn)成本，也可以對(duì)環(huán)境起到一定的保護(hù)作用。當(dāng)前汽車尾氣余熱在回收利用過(guò)程中，主要應(yīng)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(yīng)用雖然改善了目前的汽車乘車環(huán)境，但是對(duì)于車型的要求卻較高，不能全方位進(jìn)行推廣。所以更需要將尾氣余熱回收利用技術(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能和降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)用所帶來(lái)的環(huán)境污染，為我國(guó)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(guò)程中，不乏對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱具有較高利用價(jià)值和應(yīng)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(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的尾氣能量被應(yīng)用于乙醇水蒸氣催化重整，在這一過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的氫氣、甲烷、一氧化碳等氣體，這些氣體通過(guò)混合器可以直接應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒，有效強(qiáng)化汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能，并減少二氧化碳和二氧化氮的排放。

在運(yùn)用這一裝置的過(guò)程中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放的高溫尾氣會(huì)順著排氣管進(jìn)入余熱回收利用裝置，而尾氣中的能量則會(huì)被應(yīng)用于乙醇水蒸氣催化重整，產(chǎn)生的混合氣會(huì)經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)器，順著進(jìn)氣管上的混合器與空氣進(jìn)行混合，在氣體混合后，可以根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的不同情況來(lái)調(diào)整燃料的應(yīng)用比例，使氣體能夠進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸進(jìn)行燃燒并產(chǎn)生可供汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的能量，而再次產(chǎn)生的尾氣余熱也可以順著裝置進(jìn)行下一次的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱的回收和利用。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)對(duì)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(shí)驗(yàn)階段，但是將汽車尾氣進(jìn)行余熱回收利用對(duì)于我國(guó)的能源運(yùn)營(yíng)效率提升和環(huán)境保護(hù)都有著非常重要的作用。所以只有強(qiáng)化對(duì)汽車尾氣余熱回收利用裝置的探索，提升裝置對(duì)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(yīng)用效率，為全球氣候變暖、酸雨等諸多環(huán)境問(wèn)題的解決提供理論和實(shí)踐技術(shù)思路。

參考文獻(xiàn)：

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

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