SCR系统的工作原理

SCR(Selective Catalytic Reduction 选择性催化还原)系统的工作原理

1、SCR技术原理分析：

在SCR系统中发生的复杂的物理和化学反应包括：尿素水溶液的喷射、雾化、蒸发、尿素（氨气和尿素化学反应的产物）的水解和热解气相化学反应以及NOx在催化剂表面与NH3发生的催化表面化学反应。其主要化学方程式如下：

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O

2NO2+O2+4NH3→3N2+6H2O

理想状况下反应的产物主要是无毒无害的氮气和水。

（1）目前在废气中处理NOx采用的是SCR处理技术，即：利用尿素溶液（水溶液浓度为32.5%±0.5%），在排气中喷入尿素、氨水等还原性物质，将NOx（主要是NO）还原为N2和H2O。它无毒、洁净、无气味、不易着火、无爆炸危险，但有腐蚀性，必须使用特殊的容器储存。

（2）SCR系统中的尿素剂量最终由发动机管理系统控制，尿素的喷入量必须要与NOx的浓度相匹配。尿素的喷入量过少，则达不到应有的处理水平，尿素的喷入量过多，则会使多余的氨气排入大气，导致新的污染。

（3）使用SCR后不但要增加SCR本身装置的重量，另外还要增加一个尿素溶液箱和尿素溶液。汽车会损失一部分的有效载荷。

（4）SCR作为一个新的后处理技术，因购置、操作和保养费用高、需要加一套较为复杂的调节还原剂喷射量的控制系统等等原因，在车用柴油机上还没有得到大范围的推广。

（5）必须保证行驶区域内对尿素需求的供应，需要车载诊断，并需要自觉及时地加尿素。

（6）一水合氨易挥发出氨气，随温度升高和放置时间延长而增加挥发率

NH3·H2O=NH3↑+H2O

在较高排气温度下不能够形成对金属进行腐蚀的NH3·H2O

（7）腐蚀性

一水合氨有一定的腐蚀作用。对铜的腐蚀比较强，钢铁比较差，对水泥腐蚀不大。对木材也有一定腐蚀作用。水溶液呈弱碱性。

主要是电化学腐蚀

因为NH3+H2O→NH3·H2O→NH4+（铵根离子）+OH-（氢氧根）①

金属-4e-=金属阳离子②

2H2O+4e-+O2=4OH- ③

③中产生的氢氧根离子促使①中的平衡向右移动，氨气挥发后氢氧根离子减少，又促使

③中的平衡向右移动，从而使②中的平衡也向右移动，使金属减少。

2、现实可能的影响（以国IV为例）：

1.整车价格上升：

排放标准的升级带来的首先就是成本的增加，对于SCR车型而言，由于多了一套尾气后处理系统，购车成本将大幅增长，根据行业的平均水准，国IV车的价格将比国Ⅲ车高3万到5万元，以5万元左右的轻卡作为标准，则该类车终端售价可能上涨60%-100%。尤其轻卡对于个人散户来说，这样的涨幅恐怕有些难以接受。

2.使用成本变化：

由于要达到更为严格的排放水平，发动机采用了更精密的控制，对燃油的质量要求也更高了。广州地区将用粤IV 标准用油来代替国III标准用油。国IV油肯定会比国Ⅲ油贵，此前有媒体预测价格会上涨0.34-0.46元/升，涨幅约5%-6%。另一项增加的开销就是需要定期添加尿素溶液的价格。

缺少尿素后车辆将无法正常运行，所以就要跟加油站一样，建立足够多的尿素站，但国内几乎没有这样的尿素站及相关的配套设施，如果要大力推广国四标准，国家也需要投入大量的资金进行尿素站的建设。

不过由于国内的这些设备尚不健全，需要更多的时间去消化成本，用户的使用成本现在就还不好说了。这也就需要国家在政策上面给与补助和引导，毕竟在节能减排两方面都是有着优势的，在市场完善的情况下，用户的使用成本肯定是会减少的。

3.使用变化不大：

SCR主要的变化就是增加的后处理系统，发动机主体与国三发动机并没有太多差别。除了需要添加尿素溶液，用户在使用操作和使用方法是和国三电控发动机基本一致的。

4.维修保养是麻烦：

从机械泵升级到电控发动机，修车难成了很多司机反映的问题，更多的电子控制结构不仅让车主遇到问题无法处理，就是到了维修站一些问题也让修理工手足无措。

3、储存材料分析：

1.铁一般不和氨水反应，一般不发生腐蚀

如果是氧化还原反应那么铁只能做还原剂，而氨气也一般做还原剂，故不反应。如果不是氧化还原反应，那么铁是不会和碱反应的

2.铜和氨水发生电化学反应造成腐蚀

浓度低生成蓝色硫酸铜溶液，浓度高绿色方程式：2Nh3.H20=Nh4+ +OH-。

3.塑料一般不和氨水发生反应

少量氨水一般采用塑料容器储存。

4.铝和氨水发生反应，但是有很大难度（弱酸弱碱反应难度较高）

Al3+ + 3NH3·H2O = Al（OH）3（加沉淀符号）+3NH4+

5.如果发生电化学反应则金属变得相对容易腐蚀，需要将储存氨水的容器及其管道进行接地，然后在容器内部用环氧树脂防腐加入石墨做填充剂涂刷几遍，可以很好防腐蚀处理，找专业的防腐处理公司即可。

4、结论：

氨水/尿素等对发动机排气的后处理技术对排放指标有所帮助，但是实现该目标使发动机在成本、可靠性、可维护性上有影响。需要在整车控制系统中追加排气监控系统。由此造成整车整备质量增加。由于氨水预热易分解，所在在900摄氏度左右排气温度下对发动机本体/排气歧管的腐蚀程度很小，仅会在排气管末端附近形成弱碱性物质（氨水），附着在整车底盘以下金属结构件上，从而产生电化学腐蚀，但是氨水为弱碱性物质，对金属构件的腐蚀及其微弱。

氨水是一种弱碱(pH值10左右)，但因氨分子极为活泼，使氨水在常温下容易挥发，对容器有腐蚀性，对人有刺激性。在贮运和施用时要用耐腐蚀并能密封的不透光容器及机具。

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