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高职生研发柴油车环保添加剂获四项专利

2021-01-05 15:04:04来源:中国青年报

高职生研发柴油车环保添加剂获四项专利

今年7月,针对柴油车的国六标准将全面实施,与现行的国五标准相比,柴油车颗粒物的排放限值将降低67%。开了20多年柴油车的姚师傅曾忧心忡忡:“这还不算停运带来的误工费,这样的损失太大了。”所以,当南京科技职业学院的黄靖妍带着他们研发、改良的铈基添加剂找到他时,姚师傅做了“第一个吃螃蟹的人”。经过柴油车实车验证,该添加剂可有效降低柴油车颗粒排放30%。

姚师傅是江苏省南京市六合区通高物流公司的货运司机,十分注重环保,柴油货车的尾气曾经是让他最头疼的难题。最早的柴油车都是一边行驶一边“冒黑烟”,当有了用于过滤颗粒物的颗粒物捕集器,姚师傅就主动给车加装上。装上这种颗粒物捕集器,就像给尾气管戴上了“口罩”,但这个“口罩”经常会出现堵塞、失灵的情况。每次出状况只能将车辆送去维修点进行液压清洗,一次就要花费400余元。

21岁的黄靖妍是南京科技职业学院2018级轻化工程专业学生,她也关注到了这一问题。她查阅相关资料后发现,近年来,城市机动车尾气污染问题中移动颗粒物的主要来源是使用柴油的道路机械及交通工具。带着问题与思考,黄靖妍找到了班主任高强。80后高强2005年博士毕业,到南京科技职业学院任教前曾在多家上市公司负责研发工作。在高强的指导下,黄靖妍大量收集相关资料,寻求捕捉颗粒物的其他方法。黄靖妍发现,国外公司普遍采用向柴油中添加铈基添加剂的方式控制颗粒物排放,甚至在柴油车上专门配置铈基添加剂的专用储罐。

反复实验后,他们最终测定铈基添加剂可有效降低柴油发动机尾气颗粒物排放,清理尾气管管路堵塞,节约燃油消耗大约5%。“我们首先要知道国外的公司是如何制成该添加剂的”,但与其相关的许多专业知识,黄靖妍此前从未接触过。图书馆、实验室、教室……黄靖妍过起了“三点一线”的生活。

精细化工技术专业的学生吴靓怡和黄靖妍组成了研发团队,吴靓怡用课堂上所学的专业知识为黄靖妍答疑解惑,两位不同专业的“小发明家”在不断的交流中互相学习、完善方案。

经过半年研究,他们还原了铈基添加剂的工艺制作流程。通过沉淀、过滤、球磨等六道工序,项目团队第一次制成了质量合格的添加剂。为此,他们已进行了近百次实验。随后,黄靖妍团队带着研究成果前往学校附近的加油站、物流公司等地进行实地调研。但让他们没想到的是,使用柴油机的货运车车主,竟无一人愿意使用铈基添加剂。姚师傅就是其中之一。

原来,姚师傅他们对于该添加剂早就有所了解,已经被国外公司产品高昂的价格“吓怕了”。使用该添加剂,价格比修理经常堵塞的颗粒物捕集器还贵出不少,成本问题成为推广该添加剂的关键问题。

研究项目陷入了僵局。此时,班主任高强为团队带来了“强心剂”。原来,具有多年研发经验的高强了解到一种新型设备对于该工艺的优化革新可以起到较大帮助。团队成员采用了这种微通道反应器,成功实现了铈基添加剂连续流生产。对于产品粒径较大的问题,团队也采取了相对应的措施,在高分子复合分散剂的帮助下,产品粒径已成功缩小到6纳米。

经过技术优化后,他们只需通过计量、连续流反应、分液等三个步骤就可以将工业原材料铈盐制成供柴油车主使用的铈基添加剂。运用常规工艺制作该添加剂需要15个小时的操作时间、500摄氏度的操作条件,经过技术革新后,制作该添加剂只需要70摄氏度,持续1分钟即可,大大缩短了添加剂制备的时间与工序。

让黄靖妍感到欣喜的是,技术的革新也降低了成本。从前,生产一吨铈基添加剂的成本为6万元,现在,成本已降低至3万元,且产量可提升至每年100吨。

姚师傅做了“第一个吃螃蟹的人”,他率先采用黄靖妍发明的添加剂。结果让姚师傅十分满意:“这样不仅环保,也降低了货车的能耗,真是一举两得。”

目前,该产品已稀释添加至60余吨柴油内,在100多辆柴油车中使用,累计行驶里程超20万公里。

据介绍,该项目技术国内领先,团队已成功申报发明专利4项,先后荣获“第七届中国大学生高分子材料创新创业大赛”一等奖等多个奖项。

在2020年12月9日的第十二届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛中,该项目在全国2786所学校的17.9万个项目中脱颖而出斩获金奖。

左智越 中青报·中青网记者 李超 来源:中国青年报