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高職生研發柴油車環保添加劑獲四項專利

來源:中國青年報2021-01-05 16:42

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  高職生研發柴油車環保添加劑獲四項專利

  今年7月,針對柴油車的國六標準將全面實施,與現行的國五標準相比,柴油車顆粒物的排放限值將降低67%。開了20多年柴油車的姚師傅曾憂心忡忡:“這還不算停運帶來的誤工費,這樣的損失太大了。”所以,當南京科技職業學院的黃靖妍帶着他們研發、改良的鈰基添加劑找到他時,姚師傅做了“第一個吃螃蟹的人”。經過柴油車實車驗證,該添加劑可有效降低柴油車顆粒排放30%。

  姚師傅是江蘇省南京市六合區通高物流公司的貨運司機,十分注重環保,柴油貨車的尾氣曾經是讓他最頭疼的難題。最早的柴油車都是一邊行駛一邊“冒黑煙”,當有了用於過濾顆粒物的顆粒物捕集器,姚師傅就主動給車加裝上。裝上這種顆粒物捕集器,就像給尾氣管戴上了“口罩”,但這個“口罩”經常會出現堵塞、失靈的情況。每次出狀況只能將車輛送去維修點進行液壓清洗,一次就要花費400餘元。

  21歲的黃靖妍是南京科技職業學院2018級輕化工程專業學生,她也關注到了這一問題。她查閲相關資料後發現,近年來,城市機動車尾氣污染問題中移動顆粒物的主要來源是使用柴油的道路機械及交通工具。帶着問題與思考,黃靖妍找到了班主任高強。80後高強2005年博士畢業,到南京科技職業學院任教前曾在多家上市公司負責研發工作。在高強的指導下,黃靖妍大量收集相關資料,尋求捕捉顆粒物的其他方法。黃靖妍發現,國外公司普遍採用向柴油中添加鈰基添加劑的方式控制顆粒物排放,甚至在柴油車上專門配置鈰基添加劑的專用儲罐。

  反覆實驗後,他們最終測定鈰基添加劑可有效降低柴油發動機尾氣顆粒物排放,清理尾氣管管路堵塞,節約燃油消耗大約5%。“我們首先要知道國外的公司是如何製成該添加劑的”,但與其相關的許多專業知識,黃靖妍此前從未接觸過。圖書館、實驗室、教室……黃靖妍過起了“三點一線”的生活。

  精細化工技術專業的學生吳靚怡和黃靖妍組成了研發團隊,吳靚怡用課堂上所學的專業知識為黃靖妍答疑解惑,兩位不同專業的“小發明家”在不斷的交流中互相學習、完善方案。

  經過半年研究,他們還原了鈰基添加劑的工藝製作流程。通過沉澱、過濾、球磨等六道工序,項目團隊第一次製成了質量合格的添加劑。為此,他們已進行了近百次實驗。隨後,黃靖妍團隊帶着研究成果前往學校附近的加油站、物流公司等地進行實地調研。但讓他們沒想到的是,使用柴油機的貨運車車主,竟無一人願意使用鈰基添加劑。姚師傅就是其中之一。

  原來,姚師傅他們對於該添加劑早就有所瞭解,已經被國外公司產品高昂的價格“嚇怕了”。使用該添加劑,價格比修理經常堵塞的顆粒物捕集器還貴出不少,成本問題成為推廣該添加劑的關鍵問題。

  研究項目陷入了僵局。此時,班主任高強為團隊帶來了“強心劑”。原來,具有多年研發經驗的高強了解到一種新型設備對於該工藝的優化革新可以起到較大幫助。團隊成員採用了這種微通道反應器,成功實現了鈰基添加劑連續流生產。對於產品粒徑較大的問題,團隊也採取了相對應的措施,在高分子複合分散劑的幫助下,產品粒徑已成功縮小到6納米。

  經過技術優化後,他們只需通過計量、連續流反應、分液等三個步驟就可以將工業原材料鈰鹽製成供柴油車主使用的鈰基添加劑。運用常規工藝製作該添加劑需要15個小時的操作時間、500攝氏度的操作條件,經過技術革新後,製作該添加劑只需要70攝氏度,持續1分鐘即可,大大縮短了添加劑製備的時間與工序。

  讓黃靖妍感到欣喜的是,技術的革新也降低了成本。從前,生產一噸鈰基添加劑的成本為6萬元,現在,成本已降低至3萬元,且產量可提升至每年100噸。

  姚師傅做了“第一個吃螃蟹的人”,他率先採用黃靖妍發明的添加劑。結果讓姚師傅十分滿意:“這樣不僅環保,也降低了貨車的能耗,真是一舉兩得。”

  目前,該產品已稀釋添加至60餘噸柴油內,在100多輛柴油車中使用,累計行駛里程超20萬公里。

  據介紹,該項目技術國內領先,團隊已成功申報發明專利4項,先後榮獲“第七屆中國大學生高分子材料創新創業大賽”一等獎等多個獎項。

  在2020年12月9日的第十二屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽中,該項目在全國2786所學校的17.9萬個項目中脱穎而出斬獲金獎。(李超)

[ 責編:王宏澤 ]
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