催化层中铂负载量决定了高温质子交换膜燃料电池（HT-PEMFC）的性能和成本。本文运用有限元法分别研究了阴阳极催化层中铂负载量对电池性能的影响；确定了阴阳极催化层的有效反应厚度，在有效反应厚度的基础上提出一种新型的催化层铂负载的分布，在保证电池性能的同时降低了成本。研究表明，铂负载量对电池性能具有较大影响，且铂负载量在阴极的影响比阳极更为明显，阴阳极铂负载分别由0.025mg/cm2增加至0.3mg/cm2时，阳极一侧在输出电压为0.4V时，电流密度增长了11%，而阴极一侧增长了36%；阳极对有效反应厚度不敏感，但阴极的有效反应厚度随工作电压的降低而降低；在非有效反应厚度区域采用较低的铂负载量，在有效反应厚度区域采用较高的铂负载量，可以保证燃料电池性能不下降，且达到铂用量总体降低的目的。对于本案例，有效反应厚度区铂负载量为0.3mg/cm2，非有效反应厚度区铂负载量为0.025mg/cm2时，电池的性能不变，且铂总用量下降46%。

以统计年鉴数据为基础，结合相关文献数据，分析了云南2020年大中型、小型拖拉机不同功率段不同排放阶段的CO2比排放，功率低于22.1kW的CO2平均比排放为920.68g/kW·h；功率在22.1~73.5kW范围内的CO2平均比排放为720.96g/kW·h ；功率大于73.5kW的CO2平均比排放为717.78g/kw·h。大、中、小型拖拉机、玉米联合收割机、稻麦联合收割机、油菜籽收获机和马铃薯收获机有效功率为2.57×106kW,有效功率比为0.38。云南省上述农业机械在2020年基于燃油消耗量的CO2排放2 .72×105t，基于燃料消耗和功率输出合计的碳排放6.25×104t。

随着中国城市化进程的不断推进，中小城市的经济水平得到进一步提高。交通运输业在促进城乡一体化建设中至关重要。尽管如此，机动车排放也给城市带来了空气污染问题，其中重型柴油车排放严重影响了城市环境。本研究采用自下而上的方法，分析了昆明市不同路网尺度下重型柴油车的空间排放特征。使用重型柴油车GPS轨迹数据，通过车辆排放清单模型（VEIN）、全球机动车排放模型（IVE）和ArcGIS建立了高分辨率的重型柴油车排放清单。结果显示，不同研究尺度下的重型车活动水平受当地车辆限行政策影响不同，区域级城市路网中重型车活动水平较为敏感；车限行政策有效降低了昆明市重型柴油车限行期间的排放水平，但是非限行区间各种污染物的排放水平颇高；国三排放标准重型柴油车的污染物排放占比最大。本研究可作为控制昆明市重型车尾气排放的重要参考。

本文基于活性评价和表征测试研究了Cu-SSZ-13 SCR催化剂在硫中毒和水热老化耦合作用下的失活特性。Cu-SSZ-13的活性位在硫中毒后抑制了后续水热老化的铜迁移，导致其高温SCR活性低于单独水热老化的催化剂。水热老化导致的铜迁移则提升了活性位的抗硫性，降低了硫物种生成量，提升了低温SCR活性。而SO2氛围下水热老化的催化剂在650℃下会生成部分硫物种，显著影响整个温度区间的SCR活性；在750℃下则抑制了铜迁移过程，对低温SCR活性无影响，导致催化剂高温NH3氧化性上升和SCR活性降低；在850℃下对氧化铜的生成有一定促进作用。

喷雾自燃是一个复杂的物理化学过程，其机理尚不清楚。本研究在光学快速压缩机开展喷雾压燃可视化研究，探讨不同环境温度和压力条件下物理和化学过程对喷雾着火和燃烧行为的贡献。首先对喷雾的发展和着火过程进行了高速成像，通过高速图像测量喷雾着火延迟时间（IDTI），并与零维均质反应器计算的气相化学着火延迟时间（IDTC）进行对比研究。随后，通过分析着火时刻的燃烧室内的混合物状态、喷雾火焰行为和压力变化历程，总结出不同的燃烧模式。最后，提出了柴油喷雾燃烧模式的分区图，以阐明不同条件下的喷雾燃烧机理。结果表明，由于喷雾发展、蒸发和混合造成的物理延迟使得测得的喷雾IDTI比零维计算的IDTC更长。在更高的温度和压力下，IDTI和IDTC之间的差异增大，与化学反应速度相比，喷雾的蒸发和混合过程对喷雾着火延迟的影响变得越来越重要。对燃烧压力和放热率曲线的分析表明，随着温度和压力的升高，化学反应控制的燃烧持续时间在总燃烧持续时间中所占的比例越来越小，这表明喷雾着火和燃烧行为从化学反应主导模式转变为混合过程主导模式。

催化型柴油机颗粒捕集器是（CDPF）是减少颗粒物排放的有效技术，但在发动机冷启动工况下,CDPF出口仍会有大量颗粒物排放，这是由于发动机启动期间的燃烧特性和后处理系统的低温引起的。针对这一问题，本实验基于发动机台架，研究了冷起动前预热柴油机氧化催化器（DOC）和CDPF后的出口颗粒物浓度和分布以及不同温度载体组合对碳烟微观结构的影响。结果表明，冷启动前预热DOC或CDPF提高了CDPF在冷启动过程中对颗粒物的过滤效率，但也会增加50 nm以下颗粒的排放。而250 °C DOC和22 °C CDPF的组合实现了最低的颗粒排放，并有效减少了50 nm以下颗粒的排放。而对碳烟微观结构的分析表明，经CDPF过滤后的聚集态颗粒会趋于链状结构，载体温度的提升对碳烟颗粒的表面生长有明显的抑制作用。同时载体温度的提升会导致载体出口碳烟颗粒的有序程度降低。预热催化剂后增加的核膜态颗粒主要为大颗粒破碎而成的小颗粒。

发动机在冷启动及加速等瞬态工况下，由于工作条件耦合变化极其复杂，颗粒物排放仍然十分严重。为了探究柴油机颗粒捕集器（DPF）在发动机启动工况时的瞬态过滤特性，基于颗粒捕集器瞬态过滤台架，模拟来流颗粒浓度和颗粒粒径变化的试验条件，获得了系统可靠的试验数据，研究了其对DPF瞬时过滤效率的影响规律。使用获得的瞬时过滤效率试验数据验证了瞬态过滤模型的通用性和准确性，发现其可以很好地预测瞬态工况下的DPF瞬时过滤效率。本文研究补充了对DPF瞬态过滤特性的认识，并对球形捕集体模型增加了瞬态来流参数输入的部分，为DPF瞬态过滤模型的验证和优化提供了理论基础。

基于燃烧可视化发动机试验平台，研究了纳米气泡浓度对纳米尺度泡状流柴油燃烧过程及碳烟生成历程的影响。通过高速摄影技术获取发动机燃烧火焰图像，并利用双色法解析获得火焰温度场及KL因子场分布，结合发动机燃烧特性参数对燃烧火焰发展过程及碳烟生成历程进行分析。研究表明，随气泡浓度的增加，燃料燃烧滞燃期缩短，燃烧持续期缩短，燃烧重心提前，纳米气泡浓度的提升有助于改善燃料的着火性能；不同浓度纳米气泡柴油均可使燃烧火焰面积减小，综合自然发光度减小，燃烧平均温度降低，火焰燃烧温度梯度降低，KL因子降低，纳米气泡的加入对改善火焰温度场分布、抑制碳烟排放具有积极的作用。

基于一台缸内直喷氢内燃机三维模型，开展了当量比和点火时刻对缸内直喷氢内燃机燃烧与排放的影响研究。研究结果表明：随着当量比的增大，缸压峰值从6.9 MPa增加到10.5 MPa，缸压峰值相位从18 °CA ATDC 提前到了12.5 °CA ATDC；混合气分布更加均匀，且浓混合气区域面积增加，分布在火花塞附近以及气缸四周靠近缸壁的余隙中，上述浓混合气区域也造成了燃烧的高温区域；此外，随着当量比的增大，燃烧速度加快，燃烧温度升高，缸内平均温度从1800 K升高到了2100 K, 导致了NOx排放增加。随着点火时刻的提前，缸压峰值从7.9 MPa 增加到9.3 MPa，缸压峰值相位从18.5 °CA ATDC 提前到14 °CA ATDC；燃烧高温区主要分布在火花塞附近；此外，随着点火时刻的提前，缸内平均温度从1900 K上升到2050 K，导致了NOx排放增加。研究结果有助于优化直喷氢内燃机性能并对降低NOx排放提供理论指导。

降怠速（Drop-to-Idle）再生工况作为DPF再生过程中非受控再生因素之一，是DPF最容易发生失效甚至烧毁的阶段。为确保DPF可以安全可靠的进行再生反应，基于AVL—FIRE数值仿真软件，建立DPF主动再生反应模型。研究在降怠速再生期间其温度场分布情况以及不同海拔高度下怠速流量、再生温度以及怠速时机对DPF峰值温度及剩余微粒沉积量的影响规律。结果表明:DPF载体内部温度最高点出现在中轴线出口位置处。且随着海拔高度的提升，降怠速工况下再生对DPF峰值温度的影响及DPF再生效率均有一定程度的下降。