M15甲醇汽油道路试验研究进展

杨国辉，李磊，尹洪清，王振华

（兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心有限公司，山东滕州277527）

M15甲醇汽油道路试验研究进展

杨国辉，李磊，尹洪清，王振华

（兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心有限公司，山东滕州277527）

在M15甲醇汽油小试的基础上，进行试验车辆道路试验。结果表明:试验车燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，动力性没有下降，M15甲醇汽油消耗增加量在6%以内，双怠速工况CO、HC排放值远低于标准规定的排放限值，常规排放量降低20%以上，汽车非常规甲醛排放量略有上升，环保性能较好。

M15甲醇汽油；道路试验；环保性能

0 引言

甲醇汽油作为车用替代燃料，是新能源的重要组成部分[1]。原油是全球最主要的一次能源，当前能源短缺的实质是原油短缺。车用燃料是原油最主要的应用领域，占全球原油总消耗量的70%以上。甲醇汽油是一种“以煤代油”路径，可作为汽油的替代物实现对原油的部分替代。甲醇具有良好的燃烧性能，且排放低、辛烷值高、抗爆性好、资源丰富、工艺成熟、成本低、存储运输方便，一直被人们视为是一种最有希望的汽车代用燃料[2]。

我国整个石油消费市场中，汽油、柴油的消费量已超过原油总消费量的50%，交通燃料占其中的70%以上。据国家发改委统计，2012年我国原油表观消费量为4.76×108t，进口原油2.71×108t，出口2.44×106t，对外依存56.4%。我国2012年末全国民用汽车保有量达到1.20×108辆，比上年末增长14.3%，汽油表观消费量8.68×107t，同比增幅12%[3-6]。对于石油资源缺乏的中国来说，对外依存度逐年加大，无论是从政治方面还是经济方面考虑，能源安全已经成为不可回避的现实问题。

甲醇以天然气、煤炭和多种有机物作为原料制取，因而来源广泛。近年来，随着植物制取甲醇技术的发展，甲醇成为可再生能源之一。甲醇在标准状态下是无色澄清液体，有刺激性气味，可溶于水,也可混溶于醇、醚等多种有机溶剂[7-8]。作为燃料使用具有辛烷值高、抗爆性好、含氧量高等特点,是良好的汽车替代燃料。甲醇的理化特性比较接近汽油,可以作为点燃式发动机的替代燃料。由于甲醇分子中含有50%的氧，从理论上而言使燃烧更充分,具有比汽油更低的有害排放。

1 试验

1.1 M15甲醇汽油简介及制备

M15甲醇汽油是指国标汽油（93#、97#等）、甲醇、添加剂按一定的体积（质量）比经过严格的流程调配而成的一种新型环保燃料甲醇与汽油的混合物。本文指的M15甲醇汽油为在国标93#汽油中加入15%的优等甲醇、0.6%的自制清洁分散剂，混合均匀后得到M15甲醇汽油。

1.2 M15甲醇汽油道路试验

试验车辆（朗逸和帕萨特）的道路运行试验主要在山东省境内完成，试验期间试验车辆运行的区域还包括江苏省、山西省、河南省、安徽省、陕西省等，试验车辆运行环境基本代表了山东及周边省市的车辆行驶环境，运行路况多样，包括高速公路、国道、省道、市区和乡村道路。真实反映了一般公务和私家用车的行驶环境和路况，运行试验环境和路况具有代表性。

2 试验结果分析

2.1 动力性能结果分析

试验车辆在M15甲醇汽油运行至50 000 km时，进行直接档加速试验和起步连续换档加速试验，考核其动力性是否有明显变化。

2.1.1 直接档加速试验

试验车辆在M15甲醇汽油运行至50 000 km时，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，直接档加速试验结果见表1。

表1 试验车辆直接档加速试验结果

由表1可知，试验车辆在M15甲醇汽油运行至50 000 km时，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比：朗逸加速时间减少1.28%，帕萨特加速时间增加1.48%。试验车辆直接档加速试验说明，试验车辆运行至50 000 km，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，动力性基本不变。

2.1.2 起步连续换挡加速试验

试验车辆在M15甲醇汽油运行至50 000 km时，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，起步连续换档加速试验结果见表2。

表2 试验车辆起步连续换档加速试验结果

由表2可知，试验车辆M15甲醇汽油运行至50 000 km时，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比：朗逸加速时间减少0.43%，帕萨特加速时间减少1.13%。起步连续换档加速试验说明，试验车辆燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，动力性略微增加。

2.1.3 燃油消耗结果分析

试验车辆M15甲醇汽油运行至50 000 km时，进行限制条件下等速燃料消耗量和七种车速等速燃料消耗量试验。

2.1.3.1 限制条件下等速燃料消耗量

表3 试验车辆限制条件下等速燃料消耗量试验结果

由表3可知，试验车辆M15甲醇汽油运行至50 000 km时，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比：朗逸油耗增加5.31%，帕萨特油耗增加3.85%。

2.1.3.2 七种车速等速燃料消耗量

本试验车辆（朗逸和帕萨特）保持车速分别为30 km/h、40 km/h、50 km/h、60 km/h、70 km/h、80 km/h、90 km/h，测试100 km燃料消耗量，在七种车速下评价燃油消耗，如图1所示。

图1 试验车辆等速燃料消耗量测试结果

由图1和表4可知，试验车辆M15甲醇汽油运行至50 000 km时，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比：在七种不同车速下，M15甲醇汽油油耗均有所增加，其中，朗逸油耗平均增加5.31%，帕萨特油耗平均增加4.12%。

表4 试验车辆七种车速等速燃料消耗量试验结果

2.1.3.3 排放性能试验结果及分析

试验车辆燃用M15甲醇汽油运行50 000 km，分别采用M15甲醇汽油和93#汽油进行试验车辆排放性能考核。

（1）常规排放

图2 朗逸车常规排放测试结果

图3 帕萨特车常规排放测试结果

由试验车辆双怠速排放试验可知，试验车辆燃用M15甲醇汽油，低怠速工况CO排放值为0.01%，远低于0.5%的排放限值，高怠速工况CO排放值为0.002%，远低于0.3%的排放限值；低怠速工况HC排放值为21 ppm，不高于100 ppm的排放限值，高怠速工况HC排放值为5 ppm，远低于100 ppm的排放限值。试验车辆M15甲醇汽油运行至50 000 km时，燃用M15甲醇汽油与燃用93#汽油相比：尾气中的CO、HC含量明显下降，CO、HC排放量下降率超过23%；尾气中的NOx含量有所升高，由于NOx含量较少，对尾气常规排放量的影响较小。因此，试验车辆M15甲醇汽油运行至40 000 km后，常规排放量降低20%以上。

（2）甲醛排放

试验车辆在M15甲醇汽油运行至50 000 km时，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，甲醛排放试验结果见表5、表6。

表6 试验帕萨特车甲醛排放测试结果

由表5、表6得出，试验车辆（朗逸和帕萨特）M15甲醇汽油运行至40 000 km时，燃用M15甲醇汽油与燃用93#汽油相比：汽车非常规甲醛排放量略有上升，怠速工况，朗逸上升0.15 mg/m3，帕萨特上升0.17 mg/m3；高怠速工况，朗逸上升0.33 mg/m3，帕萨特上升0.18 mg/m3。

3 结论

试验车辆燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，直接档加速试验和起步连续换档加速试验说明动力性没有下降；在限制条件下等速燃料消耗试验和七种车速等速燃料消耗试验说明，M15甲醇汽油消耗增加量在6%以内。

试验车辆燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，双怠速工况CO、HC排放值远低于标准规定的排放限值，常规排放量降低20%以上；汽车非常规甲醛排放量略有上升，怠速工况分别上升0.15 mg/m3、0.17 mg/m3；高怠速工况分别上升0.33 mg/m3、0.18 mg/m3。

[1]王春娇，朱庆云.浅析我国甲醇汽油发展的优劣势[J].石化技术与应用，2012，30（6）：543-545.

[2]李宪民.甲醇汽油作为点燃式燃料对发动机材料的影响与对策研究[D].西安：长安大学，2012.

[3]陈伟芳.M15甲醇汽油对发动机排放的影响[J].内燃机工程，2009，30（3）：27-29.

[4]胡建功，张翠平，任超超，等.甲醇汽油对发动机动力经济及排放性能的影响[J].汽车与配件，2010，（49）：41-43.

[5]吴芃，许世海，熊云，等.M15甲醇汽油及添加剂对喷油嘴沉积物生成的影响[J].当代化工，2016，45（2）：288-291.

[6]魏衍举，刘圣华，刘方杰，等.甲醇汽油发动机醇醛排放特性及其影响因素研究[J].西安交通大学学报，2011，45（1）：1-4.

[7]周华，张道文.M15甲醇汽油汽车性能试验研究[J].西华大学学报：自然科学版，2010，29（4）：60-63.

[8]商红岩，陈照军，杨朝合，等.车用M15甲醇汽油燃料的动力性和排放特性试验研究[J].中国石油大学学报：自然科学版，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：助太阳能电池“遍地开花”

2017-07-24

杨国辉（1985-），男，硕士研究生，现从事煤科学及煤化工技术的研究。E-mail:yangguohuiling@163.com。

想象这样一些场景：未来，无论是窗户和墙壁，还是手机和笔记本电脑，太阳能电池无处不在。麻省理工学院（MIT）电子工程和计算机科学系教授孔静（音译），近日利用石墨烯研发的可弯曲透明太阳能电池，这种太阳能电池无需单独安装，可集成到手机和电脑屏幕内，有望大幅降低这些电子产品的制造成本。近10年来，研究人员一直在研发各种透明的有机太阳能电池，并取得重大进展。这些电池与硅基太阳能电池相比，具有多项优势：制造工艺简单，成本便宜，轻便易弯曲，容易运送到没有电网的偏远地区。孔静教授带领其实验室团队研发出的特定工艺，使用铜箔、聚合物层、硅胶和一层乙烯—醋酸乙烯酯（EVA），不仅成功将两层石墨烯电极沉积到太阳能板上，而且能改变顶层石墨烯电极的工作性能，使其与底层石墨烯的性能完全不同，确保了电流顺畅。为了检测石墨烯电极是否实用，孔静团队利用学校另一个实验室的太阳能电池板，将石墨烯电极、ITO电极和铝电极分别集成到玻璃板上，比较了三种电极的太阳能转换效率。测试结果发现，石墨烯电极和ITO电极的转换效率相当；铝电极的转换效率最高。孔静解释道，这是因为铝电极能将部分太阳光反射回电池板，可吸收更多的太阳能，因此效率最高。他们对用两层石墨烯电极制成的太阳能电池进行透明度检测发现，其光学透明度达到61%，最高值有69%，在目前透明太阳能电池中最高。他们还用透明塑料、不透明纸和半透明胶带分别做底板，将双层石墨烯电极沉积其上制成太阳能电池，发现三者转换效率相当，略低于玻璃为底板的太阳能电池转换效率。这意味着，石墨烯太阳能电池未来用途非常广泛，无论是墙壁和玻璃，还是手机和电脑，石墨烯电池都可以铺展在上面，提供所需电能。

（来源：http://www.stdaily.com/index/h1t18/2017-08/11/content_567291.shtml）