生物柴油催化剂催化效能的研究

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1、1引言1引言1引言能源短缺和环境污染是目前人类社会所面临的巨大挑战，为了维持各自国家经济的可持续发展，许多国家政府正大力开发能源的可替代品，而生物燃料的应用和推广正式现阶段解决能源替代问题的最佳手段。生物燃料属于生物能源，它是太阳能以化学能形式储存在生物钟的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用，是以生物质为载体的能量。目前，能用于发动机燃料的生物燃料可分为两大类：生物柴油和生物乙醇。而本文所涉及的是生物柴油。[1]1.1生物柴油概述生物柴油于1988年，在德国聂耳公司诞生以来至今，它突出的环保性和可再生性引起了世界发达国家尤其是地储资源贫乏国家的高度重视。为了发展生物柴油，在

2、行业规范和政策鼓励下采取了一系列的积极措施。为了便于推广使用，西方发达国家，美国、德国、意大利等都制定了生物柴油技术标准，如美国权威机构ASTM相继在1996年和2000年发布标准，完善生物柴油的产业化条件。1.1.1生物柴油的发展历史1986年，德国热机工程师Rudolphdiesel经10多年反复实验，成功试制出压力点火内燃机——柴油机，以花生油作为燃料并在1900年巴黎世界博览会上亮相。由于柴油机具有热效率高、输出扭矩大耐久性好等优势，因此被广泛应用于机车、舰、船、载重车辆等大型动力机械装置，以及工程机械、发动机组等固定动力装置上。柴油机的压缩比一般为16～21，汽油机的为7～10

3、，在相同功率下，柴油机的经济性和扭矩都要高出30%～40%。随着科学技术的发展，20世纪90年代，柴油机技术取得了长足的进步。柴油机在性能、废气排放、振动噪声等方面的技术得到改善，如电子控制喷射装置的应用，该装置以电子控制液压单元取代机械式调节装置，用电位计控制踏板位置，同时将曲轴角位置和转速等参数传送给控制器，其功能主要包括：（1）利用发动机特性曲线控制喷油时间和喷油量；（2）确保喷油量、喷油时间与冷却介质温度、进气温度、燃油温度、以及增压压力相匹配，进而优化冷启动；（3）实现精确地废气再循环调节；（4）精确校正油量和喷油开始时间，控制尾气排放。电子控制发动机管理系统（ECM）技术的应

4、用，可以通过各种传感器随时监测发动机载荷、冷却介质温度和再循环废气量，计算机实时进行数据处理并控制喷油时间和废气再循环。涡轮增压技术01引言的采用，可以充分利用废气能量，减少尾气排放中有害成分NOX和微粒物，提高柴油机过量系数，从而改善输出功率，使柴油机在中、低速扭矩高于汽油机，体积功率和汽油机相近。尾气处理技术中气化催化器的应用，可以使废气进行较为充分的在处理，以降低废气HC、CO和NOX浓度，分别减少50%～80%、40%～70%、10%～20%，减少微粒物质排放30%～40%。各种装置的应用技术的改进大大提高了柴油机的综合性能，是柴油机成为目前利用率最高。最节能的机型，全世界的车辆

5、开始柴油化。柴油机发展的同时也伴随着作为动力燃料——柴油机的消耗。Rudolphdiesel发明压力点火燃机——柴油机的第一次亮相时所用的动力燃料是植物油，这是最初意义上的生物柴油。在1912年美国密苏里工程大会中他就预言：用植物油作为发动机驱动燃料将成为能源发展的一个重要方向，并一定会发展成为和石油一样重要的燃料、但由于植物油的分子量大、碳链长，直接作为燃料黏度高，低温性差、不易雾化、易碳化结焦、堵塞喷油嘴易导致发动机故障等缺点，再加上成本高，使得植物油作为柴油机驱动燃料在当时没有得到推广。随后，廉价的液体能源——石油，代替了煤成为重要的能源，引起了能源结构的重大变革，大大促进的工业化

6、进程。石油工业得到迅速的发展。但是随着石化柴油大量使用带来了许多问题，如石化柴油含有许多有害物质，通过燃烧后直接排入大气中，这严重危害人类生存环境；石化能源不可再生，人类不停消耗它，总有一天会被开采尽而面临能源枯竭等问题。因此，全世界对可再生和清洁的能源越来越关注，各国开始寻找清洁、安全。可再生可替代石化柴油的能源。[2]1.2生物柴油研究和现状生物柴油的生产和推广应用其优越性：1）原料易得到且廉价，用油菜籽和甲醇为生产原料，可以从根本上个拜托对石油制取燃油的依赖；2）有利于土壤优化，改善土壤状况，挖掘土壤增产潜力；3）副产品具有经济价值，生产过程中产生的甘油，油酸和卵磷脂等一些副产品；

7、4）环保效益显著，生物柴油燃烧时不排放二氧化硫，排出的有害气体比石油柴油减少70%左右，且容易降解，有利于生态环境保护。此外生物柴油由于竞争力不断提高、政府的扶持和世界范围内汽车车型柴油化的趋势，发展生物柴油的前景广阔。1.2.1生物柴油在美国331引言美国是最早研究研究生物柴油的国家。1900年制定了大气净化法（CAA），要求降低柴油燃料的硫含量和废气排放量口。1992年美国能源政策法（EPA）规定，到2000年用非石油燃料替换1