摘要
在过去的几十年间，我国汽车行业蓬勃发展，汽车的产量和消费量迅猛增长，汽车催化转化器作为尾气后处理装置被大量应用到汽车上，铂是汽车催化转化器中的关键金属，但在我国供需矛盾突出，未来随着我国电动汽车的推广和碳中和政策的提出，铂的供需情况将会随着汽车保有量结构的改变发生变化。本研究以汽车催化转化器为切入点，研究了汽油车三元催化器的生命周期影响，分析了2009年-2019年我国汽车行业铂流量和存量的动态变化，并预测了2020年-2050年未来汽车行业在政策情景和碳中和情景下的铂存量，提出了我国铂资源管理的建议。 1.在产品层面，以汽车催化转化器中用量最多的汽油车三元催化器为对象，基于动态生命周期评价方法建立了三元催化器的动态环境影响评价框架，该评价框架基于产品使用过程中具有污染物去除的特性，将使用阶段对污染物去除产生的环境效益纳入到产品生命周期评价中，考虑了使用过程中去除效率的动态变化，提取了实车老化和快速老化在不同行驶里程下CO、NOx、HC的排放因子，分别使用了平均值法和定积分法计算了使用阶段的污染物排放总量。结果表明，由快速老化和实车老化的排放数据计算得到的三元催化器的影响特征值差别很小，表明快速老化的动态数据同样也适用于环境影响的计算。三元催化器减少了酸化、人体毒性潜势与光化学烟雾的环境影响，但增加了全球变暖潜势和资源能源消耗。分别以三元催化器在动态（三元催化器去除效率随里程的累积而下降）、3000km、83000km、163000km不同阶段的去除效率，计算车辆行驶160000km产生污染物造成的环境影响，计算结果表明，与动态情景相比，人体毒性在3000km，83000km，163000km处的结果变化了-63.77％，12.16％，39.39％，表明动态数据的获取是影响环境影响计算结果的重要因素。 2.在国家层面，建立了汽车行业动态铂物质流动模型，定量分析了2009年-2019年我国汽车行业流量和存量的动态演化。2009年-2019年，汽车行业铂消耗量从8.99t/yr增长到15.22t/yr，铂总存量从37.7t增加到133.79t，铂回收量从0.66t/yr增加到的1.07/yr。通过整体分析2009年-2019年铂的整体铂流动，10年内投入到汽车行业的铂总量为145.77t，使用存量增加了106.29t，铂回收总量为10.31t，总损失量为29.97t，其中使用阶段由于待处置报废汽车的库存损失，占总体损失量的97.16％。 3.在未来汽车行业铂存量的预测中，基于下而上的方法，基于碳中和情景和政策情境下不同燃料类型汽车的保有量和不同汽车技术发展情景下单位汽车的铂含量，计算了2020年-2050年的汽车行业的铂存量。结果表明到2050年，汽车行业的铂存量在政策情景高中低三种铂需求下分别为712.97t，529.32t，345.67t，在碳中和情景高中低三种铂需求下分别为440.55t，327.42t和214.30t。未来汽车行业大部分的铂会由汽油车和柴油车转向燃料电池汽车。以铂基准需求情况下为例，碳中和情景下，2035年和2050年，从报废燃油车中可回收铂58.35t和151.73t，可为混合动力汽车和燃料电池汽车在2035年和2050年增长的铂存量提供57.75％和46.96％，政策情景下，2035年和2050年，报废燃油车中可回收铂67.68t和135.09t，可为燃料电池汽车和混合动力汽车在2035年和2050年增长的铂存量提供58.80％和25.47％。今后应从提高新能源技术、铂回收率，建立国家贵金属储备机制三个方面加强铂资源管理。
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