车用尿素溶液(也称为柴油机尾气处理液,简称DEF或AdBlue®)是满足国四及以上排放标准的柴油车必备的消耗品。它的特性可以从其组成、物理化学性质、功能和使用要求等方面来全面了解。
车用尿素溶液不是普通的农业用尿素,而是由高纯度尿素(32.5%)和超纯水(67.5%) 组成的特定浓度溶液。这个32.5%的浓度是经过科学验证的最佳结晶点,意味着在此浓度下溶液的冰点最低(约-11℃),稳定性最好。
尿素纯度极高:必须使用车用尿素专用尿素(符合DUS 32标准),杂质(如缩二脲、醛类、不溶物等)含量极低,以避免堵塞和损坏后续的SCR系统精密部件。
水质要求极为苛刻:必须使用超纯水(去离子水),导电率极低(<0.2 µS/cm)。普通自来水或矿泉水中的矿物质(钙、镁、钠、氯等)会产生不可溶的沉淀物,严重堵塞喷嘴和催化剂,导致整个SCR系统失效。
外观与气味:透明清澈的液体,无任何悬浮物或杂质,有轻微的氨水气味。
浓度:严格的32.5% (±0.7%)。浓度过高或过低都会影响NOx的转化效率,并可能因结晶点变化而导致析出结晶,堵塞管路。
冰点:约 -11℃。在寒冷地区,储罐和管路需要有加热功能来防止冻结。冻结后解冻不影响其性能,但体积会膨胀约7%,设计容器时需考虑此因素。
沸点:约 103℃(在常压下)。
pH值:碱性(通常在9.0-10.0之间)。这有助于中和柴油车尾气中的部分酸性物质,但同时也意味着它对一些金属(如铜、锌、铝)有腐蚀性,因此储存和输送系统通常使用特定塑料(如PP、PE)或不锈钢材料。
折晶性:溶液中的水分蒸发后,尿素会析出白色晶体。这就是为什么需要保持储存容器密封,并定期清洗与溶液接触的部件(如加注口),防止晶体积累造成堵塞。
这是其最重要的“特性”——选择性催化还原(SCR)反应的还原剂。
工作原理:车用尿素溶液被定量喷射到柴油发动机排出的高温尾气( typically 250-500°C)中。
水解反应:在高温下,尿素溶液首先分解成氨气(NH₃)和二氧化碳(CO₂)。
(NH₂)₂CO (尿素) + H₂O → 2NH₃ (氨气) + CO₂ (二氧化碳)
还原反应:生成的氨气与尾气中的氮氧化物(NOx) 在SCR催化器中进行催化还原反应,生成无害的氮气(N₂)和水(H₂O)。
NOx + NH₃ → N₂ + H₂O
通过这一过程,柴油车尾气中90%以上的NOx被转化为无害物质,从而满足严格的环保法规。
消耗量:消耗量约为柴油消耗量的3%-5%。即每消耗100升柴油,大约需要消耗3-5升车用尿素溶液。
稳定性:对光、热敏感。长时间暴露在阳光下或高温环境中会分解失效,因此应储存于阴凉干燥处。
腐蚀性:虽为弱碱性,但长期接触会对某些金属和油漆表面造成腐蚀。如有洒漏,需及时用清水冲洗。
结晶与堵塞风险:劣质尿素或使用不当(如用水稀释)极易产生结晶,堵塞喷射泵、喷嘴和SCR催化剂,维修成本极高。
保质期:通常为12至36个月,具体取决于储存条件。温度越高(尤其超过30℃),保质期越短。