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氮氧传感器成为机动车节能减排重要“推手” 2020-11-25 17:07:19  来源:

氮氧传感器成为机动车节能减排的重要“推手” -----华智通董事长杨振宇访谈

“我国已成为世界机动车产销第一大国,机动车尾气污染是我国空气污染的重要来源之一,我国每年需要近千万个氮氧传感器。”华智通董事长杨振宇接受媒体采访时说,目前世界各个国家都在研究如何降低机动车尾气污染。其中,车用气体传感器的应用为汽车尾气处理带来了新的变革,成为机动车节能减排的重要“推手”。

治理汽车排放的尾气刻不容缓

“在许多城市,从前满街自行车的景象已被拥堵的机动车流所取代,而这其中,大部分是国产的轿车,摩托车,卡车和巴士。中国的汽车年销售量(不含摩托车和农用车)从1980年的25万辆增长至2017年的3.1亿辆。”杨振宇结合当前的行业形势分析认为,根据中国《大气污染防治法》的规定,中国已经实施了一系列逐步加严的机动车和燃料管理标准,配合相关监督及维修保养措施,划定限行区,以求改善空气质量。

有科学分析表明,汽车尾气中含有上百种不同的化合物,其中的污染物有固体悬浮微粒,一氧化碳,二氧化碳,碳氢化合物,氮氧化合物,铅及硫氧化合物等。一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量大3倍。

有专家分析认为,柴油机所产生的微粒(PM)和氮氧化物(NOx)是排放中两种最主要的污染物。从目前降低汽车尾气排放的技术途径来看,要达到欧Ⅳ排放标准,一般不再从发动机本身的结构方面采取措施,通常是采取排气后处理的方式来降低污染物的排放量,而尿素-SCR选择性催化还原法是最具现实意义的方法,它能把发动机尾气中的氮氧化物减少50%以上。

当前针对PM及NOx排放控制的柴油机排放后处理技术有两种方法:一种是通过废气再循环(EGR)技术降低发动机缸内燃烧的NOx排放,然后用柴油机颗粒捕集器(DPF)控制PM。另一种是通过燃油高压喷射技术降低发动机缸内燃烧的PM排放,然后用选择催化还原技术(SCR,喷射车用尿素液,以中合NOx)控制NOx。SCR技术因为具有更高的燃油经济性和良好的耐硫性能,被认为是最有优势的技术路线,在欧洲已经得到了广泛的应用,而SCR技术中必然会用到氮氧传感器。

柴油机所产生的微粒(PM)和氮氧化物(NOx)是排放中两种最主要的污染物。从目前降低汽车尾气排放的技术途径来看,要达到欧Ⅳ排放标准,一般不再从发动机本身的结构方面采取措施,通常是采取排气后处理的方式来降低污染物的排放量,而尿素-SCR选择性催化还原法是最具现实意义的方法,它能把发动机尾气中的氮氧化物减少50%以上。

“华智通科技有限公司,是一个集科研,开发,生产于一体的高新技术企业。凭借多年累积的技术研发成果,瞄准国家级新技术领域的重大需求,华智通以具有自主知识产权的核心技术为基础,汇聚和融合了国际领先水平的多层陶瓷等技术。”杨振宇接受媒体采访时说在氮氧传感,陶瓷芯片,浆料研究,控制软件等需求定制,系统集成等多个层次上提供最优的技术产品和解决方案,已成为中国环境安全体系建设的重要参与者。

氮氧传感器是检测尾气排放的“锐利武器”

“氮氧传感器是一种由固体电解质陶瓷及氮氧化物敏感电极材料,利用半导体技术制备的传感器,通过精密控制检测氮氧化物的电极表面的纳米复合结构,实现了极高的氮氧化物分子选择性。通过适当电极显微结构,提高了传感器对氮氧气体敏感性。氮氧传感器是实现柴油车国IV排放标准,以及国V排放标准的关键传感器之一。”杨振宇告诉媒体说,气体传感器作为汽车电子控制系统的信息源,是机动车尾气后处理系统中的关键零部件,决定了汽车排放物的控制水平。

氮氧传感器由传感器探头和电控单元组成,二者之间通过一个线束连接,可测量尾气中氮氧化物的浓度,氧气的浓度。它可用于柴油发动机的SCR系统中实现氮氧化物的闭环控制,或汽油和柴油发动机的车载诊断(OBD)中。

传感器的探头是将氧敏陶瓷材料制成的陶瓷芯片装配在金属外壳中。实际应用时,探头被安装在汽车的尾气管道中,陶瓷芯片会将尾气中的浓度值以电压的形式反馈到电控单元中。电控单元控制传感器探头的加热温度,并经过一系列信号调理,最后确定泵中氮氧化物浓度。电控单元通过CAN总线通讯,将测量气体的数值实时发送给汽车总控制中心(ECU),为SCR喷射量提供依据,以减少氮氧化物的排放。

一辆辆汽车走下流水线,加入到城市交通;一座座火电厂建设发电,对本已不堪重负的空气造成更多污染。随着工业企业逐渐搬离各大城市,交通领域成为氮氧化合物,细微颗粒物(PM2.5),灰霾,烟雾和其它严重空气质量问题的主要源头之一。

“氮氧传感器作为汽车尾气后处理SCR系统的核心零部件,其开发及产业化是进一步落实机动车国Ⅵ及非道路机械国Ⅳ排放标准能够顺利实施的重要技术保障。”杨振宇分析认为,氮氧传感器属于我国《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中战略性新兴产业(智能传感器)发展的重点领域。对做强做大汽车配套产业链,补齐汽车零部件国产化配套短板,实现对国外进口产品的“强替代”提供了有力支撑。

氮氧传感器市场产值超百亿元

“在当前我国大力支持环境保护,机动车污染治理及机动车国六排放标准的产业环境和政策背景下,对汽车节能环保,降低排放污染,提高使用效率等方面也提出了更高的要求,整个汽车行业对气体传感器的需求将会不断增多。”杨振宇结合当前的市场情况分析认为,目前在新车车用氮氧传感器市场领域,将至少需要320万个氮氧传感器,在旧车改造售后市场,将需要约560万个氮氧传感器,我国每年需要近千万个氮氧传感器。我国将实施国Ⅵ排放标准,届时每辆柴油车将安装2个氮氧传感器,我国年均将至少需要1700万个氮氧传感器,这将是一个超百亿元的国内市场。

根据相关要求,届时执行国Ⅳ排放标准的非道路移动机械用柴油机将安装2个氮氧传感器,每年需求300~500万个。在非道路移动领域,我国年平均有200万台柴油机用于非道路移动领域,针对非道路移动机械的国Ⅲ排放标准已于2017年在全国实施,国Ⅳ排放标准建议实施日期为2019年。在船舶动力市场,船用柴油机是民用船舶,中小型舰艇和常规潜艇的主要动力,其有害排放物的含量却比汽车柴油机更甚,在排放标准不断提高的情况下,氮氧传感器的需求也必将增大。

在发电机组市场,2017年我国发电装机容量达17.8亿千瓦,同比增长7.6%,其中60%以上依然采用燃煤机组,废气的排放量巨大,对此我国生态环境部门要求发电厂必须安装脱硝系统。据预测,至少有2亿千瓦的机组容量需要建设脱硝系统,这将带来SCR脱硝技术的广泛应用,氮氧传感器的需求量也会随之增加。

“在国家大力支持环境保护,机动车污染治理及机动车国Ⅵ排放标准的产业环境下,在大力发展战略性新兴产业的政策背景下,氮氧传感器的市场潜力巨大,针对氮氧传感器的产业化势在必行。”杨振宇接受媒体采访时说,作为以目标导向性研究为主要任务的华智通科技有限公司,它将瞄准新材料,新技术发展前沿,面向国民经济发展和工业现代化的重大需求,以高性能金属结构与功能材料为主要研究对象,打造一支在国际新材料技术领域具有重要影响的技术创新队伍,达到提高研究水平,扩大学术影响,增加经济效益。

我国是世界上中重型商用车保有量和产量最大的国家。研究开发选择性还原柴油机后处理系统不仅可有效控制柴油机尾气排放,同时还可降低柴油机机内净化的难度,提高燃油经济性3%至5%,因此,开展车用氮氧传感器及催化净化排气后处理系统的研究开发,建立车用柴油机后处理系统的生产基地,为我国执行严格的排放法规(国IV以上排放标准)提供先进的后处理装置,对我国实现节能减排的目标具有非常积极的社会意义。

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