納米添加劑對(duì)燃料催化燃燒機(jī)理的研究.pdf

1、隨著時(shí)代發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步,人們?cè)趯?duì)能源需求迅速增長(zhǎng)的同時(shí),對(duì)能源利用過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)也提出了更高的要求。催化燃燒技術(shù)(catalytic combustion)是由“氣相燃燒的多相催化過(guò)程”發(fā)展而來(lái),是對(duì)傳統(tǒng)有焰燃燒(flame combustion)方式的改進(jìn)。將納米技術(shù)應(yīng)用于催化燃燒這一全新的研究領(lǐng)域,在20世紀(jì)90年代初,一些國(guó)內(nèi)外學(xué)者相繼開始了這方面的研究工作,對(duì)納米顆粒材料作為燃油添加劑所起到節(jié)能減排作用做了一些考察驗(yàn)證工作,結(jié)

2、果發(fā)現(xiàn)納米顆粒的加入有助于改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能,尤其是貴金屬納米催化劑。催化劑的作用主要可歸結(jié)為三個(gè)方面:一是提高反應(yīng)速度,增加反應(yīng)速率；二是決定反應(yīng)路徑,有優(yōu)良的選擇性；三是降低反應(yīng)溫度。研究者認(rèn)為納米顆粒在燃油添加劑領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文主要由四大部分組成,即基本理論介紹、甲烷(CH4)分子在納米鉑(Pt)表面吸附的模擬研究分析、CH4預(yù)混合催化燃燒過(guò)程化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型的建立及分析以及發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)。
　　

3、首先,系統(tǒng)地介紹量子化學(xué)理論和化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法的基本原理。
　　 其次,對(duì)CH4在納米金屬顆粒Pt上吸附進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬分析,討論CH4的鍵長(zhǎng)以及電子能量在納米粒子Pt上的變化,結(jié)果表明在吸附過(guò)程中短橋位置的費(fèi)米能級(jí)發(fā)生了右移,CH4的分子構(gòu)型發(fā)生了改變,C-H鍵長(zhǎng)變長(zhǎng),鍵角變化不明顯,在吸附過(guò)程中伴有電子在CH4和Pt之間的轉(zhuǎn)移；金屬內(nèi)部的成鍵作用被削弱。
　　 應(yīng)用化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法,構(gòu)建了預(yù)混合催化燃燒模型,對(duì)CH4分

4、子在納米粒子Pt上的催化燃燒產(chǎn)物以及催化燃燒機(jī)理進(jìn)行細(xì)致分析,結(jié)果表明:催化燃燒可以降低CH4燃燒產(chǎn)物中NO和CO,同時(shí)還能夠降低系統(tǒng)的溫度。在有貴金屬納米催化劑存在的時(shí)候,CH4催化燃燒的機(jī)理可能是:CH4解離吸附為甲基或亞甲基,它們與吸附氧作用直接生成CO2和H2O,或者生成化學(xué)吸附的甲醛,甲醛再與吸附氧進(jìn)一步反應(yīng)生成CO2和H2O。
　　 最后,在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上對(duì)汽油機(jī)使用含與不含添加劑的燃油時(shí)進(jìn)行等工況下負(fù)荷特性油耗率對(duì)比