25年長(zhǎng)跑,，他們破解柴油車(chē)尾氣凈化難題
【谷騰環(huán)保網(wǎng)訊】柴油車(chē)尤其是重型貨車(chē)堪稱(chēng)“經(jīng)濟(jì)動(dòng)脈”——承擔(dān)著全國(guó)70%以上的公路貨運(yùn)量，是物流運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“強(qiáng)勁引擎”,。但這個(gè)“大力士”也有“副作用”,，高頻次長(zhǎng)途運(yùn)行使其成為交通行業(yè)大氣污染的“頭號(hào)選手”。
氮氧化物（NOx）,、顆粒物（PM）……這些柴油車(chē)排放的污染物,，是我國(guó)大氣PM2.5和臭氧污染的主要“元兇”，全國(guó)NOx排放總量中約30%來(lái)自柴油車(chē),。
怎么啃下這塊“硬骨頭”,？這是美麗中國(guó)建設(shè)的一道“必答題”，也是一個(gè)關(guān)乎自主技術(shù)的“卡脖子”難題,。中國(guó)工程院院士,、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)生態(tài)中心）研究員賀泓帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以“催化劑技術(shù)”為突破口，二十五載砥礪前行,，攻克了這道難題,，并實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的迭代升級(jí)。日前,，賀泓團(tuán)隊(duì)的研究成果獲得2024年度中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng),。
圖為2011年,，賀泓（中）與團(tuán)隊(duì)成員在中國(guó)重汽產(chǎn)線做生產(chǎn)工藝研究,。受訪者供圖
催化材料成為突破口
2001年，在海外深造工作11年的賀泓回到祖國(guó)。彼時(shí)的中國(guó),，正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與環(huán)境保護(hù)并重的新階段。交通運(yùn)輸行業(yè)是環(huán)境污染和碳排放的“大戶”之一,。更嚴(yán)峻的是,，盡管重型貨車(chē)的保有量不足10%，卻貢獻(xiàn)了超過(guò)50%的碳排放,，其排放的NOx和PM分別占汽車(chē)總排放量的75.4%和52.1%,，成為“高污染、高排放”的典型代表,。
我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)污染排放標(biāo)準(zhǔn)從無(wú)到有,、從“國(guó)一”到“國(guó)六”僅用20余年，這對(duì)重型柴油車(chē)污染控制技術(shù)提出了前所未有的挑戰(zhàn),。
“由于我國(guó)柴油車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)間較歐美同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)晚近10年,，使得我國(guó)柴油車(chē)排放控制存在‘卡脖子’技術(shù)難題。”賀泓回憶說(shuō),。
與汽油車(chē)相比,，柴油車(chē)采用富氧的燃燒模式，具有燃燒效率高,、燃油經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)勢(shì),。然而，這一燃燒特點(diǎn)也帶來(lái)了新的技術(shù)挑戰(zhàn)：提高柴油機(jī)燃燒效率會(huì)加劇熱力型NOx排放,，形成難以協(xié)調(diào)的“蹺蹺板效應(yīng)”,。
賀泓敏銳認(rèn)識(shí)到：“關(guān)鍵在于高性能的后處理催化材料。”
作為柴油車(chē)排氣凈化系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,，催化材料的性能直接決定了NOx,、PM等污染物的轉(zhuǎn)化效率及排放達(dá)標(biāo)水平，是突破技術(shù)瓶頸,、提高凈化效率的關(guān)鍵和難點(diǎn)所在,。
機(jī)遇總是眷顧有準(zhǔn)備的人。2001年,，國(guó)家“863”計(jì)劃首次納入資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域,，賀泓團(tuán)隊(duì)成功申請(qǐng)到首個(gè)柴油機(jī)NOx凈化技術(shù)研究課題。從此,，他們開(kāi)啟了長(zhǎng)達(dá)25年的科研長(zhǎng)跑,，連續(xù)承擔(dān)“十五”到“十四五”期間的“863”計(jì)劃和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，在柴油車(chē)污染控制領(lǐng)域持續(xù)深耕,。
從實(shí)驗(yàn)室研究到產(chǎn)業(yè)化落地的25年長(zhǎng)跑
在攻克柴油車(chē)尾氣凈化這一難題的過(guò)程中,，賀泓團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“原理性技術(shù)—工藝性技術(shù)—產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”全鏈條創(chuàng)新體系，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)柴油車(chē)尾氣治理的新局面。
“我們的研究路徑很明確——先吃透催化反應(yīng)機(jī)制,、實(shí)現(xiàn)高性能催化劑的設(shè)計(jì)合成,，再利用產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，破解放大合成,、涂覆成型等技術(shù)難題,，最終實(shí)現(xiàn)自主可控生產(chǎn)以及規(guī)模化應(yīng)用,。”賀泓說(shuō),。
這條看似清晰的科研路線，走起來(lái)卻充滿艱辛與變數(shù),。
最初,，基于技術(shù)先進(jìn)性考量，研究團(tuán)隊(duì)選擇了以車(chē)載燃油和乙醇添加劑作為還原劑的碳?xì)溥x擇性催化還原（HC—SCR）技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)NOx凈化,。但2004年歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)后,，國(guó)際上側(cè)重于以尿素為還原劑的氨選擇性催化還原（NH3—SCR）技術(shù)路線，迫使團(tuán)隊(duì)不得不轉(zhuǎn)向“雙軌并行”策略,。
在技術(shù)推廣階段,，研究團(tuán)隊(duì)本想推廣更先進(jìn)的HC—SCR技術(shù)，卻遭遇未曾料到的市場(chǎng)阻力,。因此,，他們不得不重新布局——既要考慮技術(shù)先進(jìn)性，又要兼顧現(xiàn)實(shí)可行性,。最終,，他們優(yōu)先滿足國(guó)家重大需求，全力攻關(guān)NH3—SCR技術(shù),，成功研制出滿足“國(guó)四”至“國(guó)六”標(biāo)準(zhǔn)的系列后處理系統(tǒng),。
賀泓還組建了專(zhuān)項(xiàng)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，成功實(shí)現(xiàn)了催化劑技術(shù)的迭代,，完成了從傳統(tǒng)釩基催化劑到富鋁分子篩催化劑的技術(shù)跨越,。
“每項(xiàng)突破都是集體智慧與努力的結(jié)晶。”賀泓強(qiáng)調(diào),，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了老中青結(jié)合,、多學(xué)科交叉的創(chuàng)新梯隊(duì)，形成了覆蓋基礎(chǔ)研究到工程轉(zhuǎn)化的完整創(chuàng)新鏈條,。
在這個(gè)團(tuán)隊(duì)中,，賀泓作為帶頭人，負(fù)責(zé)規(guī)劃研究方向和總體技術(shù)路線,；催化劑關(guān)鍵原理及技術(shù)的攻關(guān)突破,，主要由生態(tài)中心研究員余運(yùn)波,、何廣智與中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)城市所）研究員連志華負(fù)責(zé)；而在中試驗(yàn)證,、放大生產(chǎn)和技術(shù)落地等環(huán)節(jié),，城市所研究員單文坡和生態(tài)中心研究員單玉龍發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
此外,，研究團(tuán)隊(duì)采用了“開(kāi)放式攻關(guān)模式”,，將深層次合作擴(kuò)展到團(tuán)隊(duì)外部。2012年,，賀泓與浙江大學(xué)教授肖豐收的一次偶遇，促成了富鋁分子篩催化劑的聯(lián)合攻關(guān),。2015年,，為解決控制系統(tǒng)的“卡脖子”問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)與東風(fēng)商用車(chē)公司一起,，研發(fā)自主控制系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)了“催化劑—載體—封裝—控制”一整套全自主后處理系統(tǒng)的應(yīng)用，打破了國(guó)外公司的壟斷,。
通過(guò)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新,，研究團(tuán)隊(duì)還與整車(chē)、整機(jī)廠和車(chē)用排氣后處理廠商等合作,，研發(fā)了適配不同車(chē)型的后處理系統(tǒng),，已在超過(guò)500萬(wàn)輛中重型柴油車(chē)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，滿足“國(guó)四”“國(guó)五”“國(guó)六”排放標(biāo)準(zhǔn),，年減排NOx約200萬(wàn)噸,。同時(shí)，富鋁分子篩的高活性也為“史上最嚴(yán)”的“國(guó)六”排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施提供了重要的科技保障,。
回顧25年來(lái)從實(shí)驗(yàn)室研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的科研長(zhǎng)跑,，賀泓有3點(diǎn)深刻體會(huì)：一是抓基礎(chǔ)，以理論創(chuàng)新引領(lǐng)技術(shù)突破,；二是抓關(guān)鍵,，打通科研成果轉(zhuǎn)化關(guān)鍵卡點(diǎn)；三是抓落地,，滿足國(guó)家重大需求,。“科學(xué)研究要緊扣國(guó)家重大需求，從現(xiàn)實(shí)需求中凝練科學(xué)問(wèn)題,，把論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上,。”賀泓說(shuō)。
把論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上
“科學(xué)無(wú)國(guó)界,，但科學(xué)家有祖國(guó),。”一路走來(lái),，這句話始終印刻在賀泓心中。
賀泓曾立志做“基礎(chǔ)研究”,，因?yàn)檎J(rèn)識(shí)到“中國(guó)落后在‘技術(shù)’只是表象,，根子在‘科學(xué)’，在于基礎(chǔ)研究里沒(méi)有原創(chuàng)的東西”,。
然而,，1998年，在一趟歸國(guó)航班上,，他看到被污染的大氣像鍋蓋一樣籠罩在我國(guó)城市上空,，毅然決定從應(yīng)用研究著手，開(kāi)展環(huán)境治理研究,。
為推動(dòng)相關(guān)研究落地,，他一路帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)“過(guò)五關(guān)斬六將”，克服重重困難,。
2010年與中國(guó)重汽的合作,，就是其中一次考驗(yàn)。為突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸,，研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)重汽的濟(jì)南廠區(qū)安營(yíng)扎寨,，老師、學(xué)生與企業(yè)工人同吃同住,，共同攻關(guān),。夏天車(chē)間溫度超過(guò)40℃，冬天又冷得伸不出手,，就這樣“夏練三伏,、冬練三九”，他們終于協(xié)助中國(guó)重汽建立了首條符合“國(guó)四”“國(guó)五”標(biāo)準(zhǔn)的催化劑產(chǎn)線,。
然而,，與單一企業(yè)合作不利于成果的推廣應(yīng)用。為轉(zhuǎn)變科研成果轉(zhuǎn)化模式,、更好地推動(dòng)成果落地,，單文坡帶隊(duì)在寧波市北侖區(qū)建成先進(jìn)的催化材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，打破了從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵工藝卡點(diǎn),，在柴油車(chē)尾氣凈化催化劑的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用,。
“科學(xué)精神就應(yīng)該是實(shí)事求是、求真務(wù)實(shí),、不怕困難,、開(kāi)拓創(chuàng)新。”賀泓如是說(shuō),。
他向記者分享了突破科技成果轉(zhuǎn)化瓶頸的3個(gè)策略：一是堅(jiān)持以成果應(yīng)用和問(wèn)題解決為導(dǎo)向,，在與企業(yè)合作中不計(jì)較個(gè)人和團(tuán)隊(duì)利益得失,；二是科研人員進(jìn)車(chē)間，共同攻關(guān)建產(chǎn)線,；三是建立產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)平臺(tái),，與行業(yè)企業(yè)開(kāi)展全方位合作，培養(yǎng)一批既懂技術(shù)研發(fā)又精通后處理系統(tǒng)的復(fù)合型人才,。
賀泓表示,，獲得中國(guó)科學(xué)院杰出科技成就獎(jiǎng)，既是對(duì)團(tuán)隊(duì)數(shù)十年如一日?qǐng)?jiān)持創(chuàng)新的高度認(rèn)可,，凸顯了科技創(chuàng)新在破解環(huán)境治理難題中的核心價(jià)值,，也是對(duì)未來(lái)科研航向的指引。
“經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展,，當(dāng)前我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)減污降碳協(xié)同增效已進(jìn)入‘深水區(qū)’,。我們將持續(xù)深耕基礎(chǔ)研究，著力突破技術(shù)難關(guān),，加速推進(jìn)新一代清潔柴油車(chē)和碳中和燃料內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，為全球環(huán)境治理貢獻(xiàn)‘中國(guó)方案’,。”賀泓表示,。
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