为甲醇汽车产业化奠定技术基础 ——记基于甲醇汽车试点运行工程中的重大技术攻关研究项目


  在2021年度陕西省科技奖获奖项目中,由长安大学、西安市工业和信息化局等联合完成的“基于甲醇汽车试点运行工程中的重大技术攻关研究”获得科技进步奖一等奖。该成果攻克了多项技术难题,建立了甲醇汽车相关标准体系。经数年运行及试验,项目组验证了甲醇汽车与燃料的适应性、可靠性、经济性、安全性以及环保性,使陕西成为全国试点甲醇汽车数量最多、试点车辆类型最多、研究成果最多的省份。

  技术创新成果丰硕

  根据工信部、国家发改委统一部署,2012年1月开始在陕西省、山西省和上海市进行甲醇汽车试点运行。

  甲醇汽车试点项目第一完成人、陕西省甲醇汽车运行专家组组长、长安大学教授刘生全告诉记者,他们发挥多年从事汽车发动机、甲醇燃料研究的科研优势,完成了甲醇燃料(汽油)识别技术、甲醇汽车冷启动技术、甲醇汽车金属部件防护和甲醛排放测试技术等系列创新性研究成果,形成发明专利技术6项,制修订甲醇燃料标准3套,为全面科学评价甲醇燃料汽车技术现状、积累甲醇汽车运行管理经验、推动甲醇燃料汽车应用提供了充分的理论与实践依据。陕西也成为全国试点甲醇汽车研究成果最多的省份。

  针对甲醇汽车在低温环境影响启动的瓶颈,项目组创造性提出了“电空气预热+甲醇燃料添加剂”与“发动机全封闭循环启动技术”两项甲醇汽车启动技术;开发的甲醇燃料(汽油)识别系统,可实时检测甲醇燃料中甲醇与汽油的混合比例。

  甲醇汽车试点燃料标准需先行。2020年12月,项目组与陕西省石油和化学工业联合会会同省内15家研究机构与企业,编制了全国首个《车用甲醇燃料(M100)》团体标准。

  2018年2月,陕西省甲醇汽车试点项目通过了工信部、国家发改委和科技部联合专家组验收。2020年11月,经陕西省技术转移中心科学技术评价,该项技术成果达到国际领先水平。

  试点应用创多项纪录

  2013年8月,陕西投入15辆微型客车开始甲醇汽车试点。2014年11月,陕西又分批运营200多辆出租车,2018年转入规模性应用,涉及西安、宝鸡、汉中及榆林4市,参与试点的甲醇汽车共260辆,为全国试点甲醇汽车数量最多、试点车辆类型最全。其中,西安市甲醇出租车20辆,宝鸡市出租车200辆、微型客车15辆,汉中市出租车20辆,榆林市甲醇载重车5辆。

  甲醇汽车试点运行期间,项目团队采集了车辆的行驶里程、燃料消耗量、车辆故障次数、车辆的常规与非常规排放、空气中甲醇的浓度及涉醇人员体检数据等,实验测试项目及指标达200多项,在国内采集数据最为完整。

  运行及测试数据表明,吉利甲醇出租车平均消耗甲醇燃料15.4升/百千米,单车最高运营里程超过33万千米;通家甲醇微型客车平均消耗甲醇16.84升/百千米,单车最高运行里程超过7万千米。经第三方检测机构国家汽车质量监督检验中心(襄阳)进行整车和发动机检测,常规排放检测、冷启动检测,均符合相关标准。期间,陕西累计建成甲醇燃料调配中心11座,甲醇燃料调配能力210万吨。

  安全环保性能通过验证

  甲醇汽车运行过程中,工信部明确要求检测甲醇汽车排放中甲醛浓度。但现有的甲醛检测方法、仪器与限值标准,不能用于尾气温度高、甲醛浓度大的汽车排放甲醛测试。

  据刘生全介绍,他们团队开展汽车甲醛排放测试技术研究,提出适合汽车排放甲醛检测的电化学法和酚试剂法,开发的仪器设备不但检测速度快,而且首次获得了影响汽车甲醛排放的重要因素。

  由长安大学组成的甲醇汽车数据采集中心,全程检测了试点车辆的常规排放污染物一氧化碳、碳氢物、氮氧化物,试点车辆的PM2.5与甲醛排放,也符合技术要求,进一步验证了甲醇汽车的清洁性。

  此外,陕西在甲醇汽车运行期间建立了数据库,采集了试点车辆、燃料加注、人体健康的完整数据,记录了涉醇人员健康体检情况,涉及车辆驾驶人员、维修人员、燃料加注人员300多人次。

  “涉及甲醇对人员健康影响的检查在国内也是首例。”刘生全介绍说,试点期间对人体健康跟踪调查和体检表明,涉醇人员未发现异常,也未发生任何安全事故及群发性案件,证实了甲醇燃料的安全性。

  目前,车用汽油价格高企,甲醇燃料经济性优势不言而喻,在车辆、调配中心、加注站、出租车等各个环节,都能获得较大收益。

  “不仅如此,甲醇汽车的环保性也较好。甲醇作为一碳含氧化合物,在M100甲醇燃料中含量达99.9%以上,成为甲醇汽车排放低的主要原因。”刘生全说,甲醇汽车运行数据显示,与汽油机汽车相比,一氧化碳排放下降35%~45%,碳氢物下降30%~40%,氮氧化物下降15%~20%,二氧化硫下降95%以上,PM2.5下降75%~85%。

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