美國研發車載分離技術 燃油效率提升30%

據外媒報道，美國能源部西北太平洋國家實驗室（PacificNorthwestNationalLaboratory，PNNL）的研究人員研發了一項技術，有望讓其成為按需辛烷供油系統（octane-on-demandfuel-delivery）的一部分，為提高燃油經濟性和降低溫室氣體排放鋪平道路。

該車載分離技術是首個利用化學物質（而不是物理薄膜）將混合了乙醇的汽油分離為高辛烷值和低辛烷值燃料成分的技術，經過設計，可與車輛現有的燃料一起工作。然后，辛烷按需系統會根據所需功率，為發動機測量出合適的燃料混合物：車輛空轉時降低辛烷值，車輛加速時提高辛烷值。

研究表明，此種辛烷按需法可以將車輛的燃油效率提高30%，并有助于減少20%的溫室氣體排放。但是，到目前為止，對辛烷值進行測試的滲透汽化膜會在汽油中留下近20%、有價值、高辛烷值的燃料成分。

PNNL的該項車載分離技術正在申請專利，在與三種不同化學物質一起進行的概念驗證測試中，研究人員發現，該技術能夠從商用汽油中分離出95%的乙醇。此類材料對于分離丁醇也很高效，丁醇是一種很有前景、高辛烷值的可再生燃料成分。

能夠讓每一滴燃料提供最多能量的高壓縮比發動機才是未來的發動機。不幸的是，此類發動機會加劇發動機爆震的問題。與騎行者會將腳從踏板上滑下來，四處亂撞類似，當發動機的活塞和燃燒順序暫時不同步時（通常是車輛加速過程中），就會造成爆震，從而讓車輛失去動力，甚至導致發動機損壞，損失金錢。

辛烷值更高的燃料能夠消除爆震問題，但是生產成本很高。乙醇是一種廉價的燃料添加物，能夠增加辛烷值以對抗爆震問題。此類添加物可適度減少溫室氣體排放，但是會降低車輛性能和燃油經濟性。當車輛在等紅燈或者在路邊空轉消耗汽油時，就是在浪費寶貴的高辛烷值燃料，而此類燃料更適用于汽車加速。PNNL的車載分離技術就可在此時發揮作用，作為辛烷按需供應系統的一部分，該技術能夠在正確的時間供應正確的燃料，以優化所用燃料。

PNNL能源過程和材料部門化學家TimBays領導了該研究小組，與同事JohnLinehan、DavidHeldebrant和KatGrubel合作，一起研發了三種從汽油中分離乙醇的新方法。

每一種方法的目的都是要捕獲乙醇，然后在規定的時間再將其釋放。此三種化學方法都很有效，但是有一種方法實現上市的障礙最小：使用可重復利用二氧化硅吸附劑介質的固載胺。

固載胺方法基于介孔支架上的自組裝單分子層（SAMMS）制成，由科學家GlenFryxell和ThomasZemanian在PNNL率先研發。SAMMS已經擴展應用于許多不同商業應用。Bays曾與Fryxell、Zemanian以及他人合作研究二氧化碳分離技術，現在美國海軍會使用該技術凈化潛艇中的空氣。此類以及其他PNNL在化學分離和車輛排放研究方面取得的進展，促進了該團隊研究該分離技術。

基于早期行業反饋，該團隊正停止使用其他兩種方法，并專注于SAMMS方法。Bays表示，目前最大的科學問題就是材料的穩定性以及隨時間推移，材料退化的問題。其他的問題則更多地與工程相關，如時間、成本和重要。

Bays表示，令人驚喜的是，測試結果表明，該分離材料還可以優先從燃料中取出芳烴。芳烴是從原油中提取的汽油部分，此類成分可以提高辛烷值，但也會形成煤煙顆粒，尤其是在發動機冷啟動的時候。減少此類顆粒的數量是實現更清潔燃料的首要任務。

PNNL團隊相信，隨著該技術得到進一步發展，芳烴可被重新引入更溫暖、處于運轉狀態的發動機中，以減少發動機冷啟動時的有害排放物，這一問題在汽油和柴油發動機中都很常見。