Змішування дизеля та водню забезпечує значне скорочення викидів

Існуючі конструкції двигунів можна модифікувати, щоб дозволити впорскування водню.

Команда інженерів з Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) у Сіднеї знайшла спосіб заставити працювати дизельний двигун на суміші дизельного палива та водню, різко знижуючи його викиди.

Навіщо нам взагалі потрібен дизель-водневий гібридний двигун, коли вже є багато чудових електромобілів? Електромобілі, безумовно, чудові для домогосподарств, але вони все ще не відповідають продуктивності важких дизельних двигунів у деяких контекстах, таких як видобуток корисних копалин, міжміські перевезення, виробництво електроенергії та сільське господарство.

Зараз у США є 26 000 поїздів, які працюють на дизельному паливі, і потенційно існують мільйони вантажівок, генераторів та іншого промислового обладнання, яке потребує дизельного палива для забезпечення оптимальної продуктивності. Можуть знадобитися десятиліття, щоб технологія електромобілів замінила дизельні двигуни в таких галузях. Хоча звичайній людині легко продати старий автомобіль і купити новий електромобіль, такі зміни обходяться промисловості високою ціною.

Тож ми, швидше за все, на деякий час залишимося на дизельних двигунах. Але що, якби був спосіб зменшити викиди CO2 від їхнього існуючого обладнання на 85 відсотків?

Саме це обіцяє технологія воднево-дизельного гібридного двигуна UNSW. Дослідники стверджують, що їх модифікований дизельний двигун може працювати на 90% водню з покращеним ККД понад 26%.

У прес-релізі Шон Кук, один з авторів дослідження та професор UNSW, сказав: «Ми показали, що можемо використати існуючі дизельні двигуни та перетворити їх на більш чисті двигуни, які спалюють водневе паливо».

Він додав: «Ця нова технологія значно зменшує викиди CO2 від існуючих дизельних двигунів, тому вона може відіграти важливу роль у зменшенні нашого вуглецевого сліду, особливо в Австралії з усіма нашими видобувною промисловістю, сільським господарством та іншими галузями важкої промисловості, де дизельні двигуни широко поширені».

Двопаливна система

Автомобіль, що працює на дизельному паливі, має дизельний інжекторний блок, який подає паливо в камеру згоряння. Поршень двигуна стискає паливно-повітряну суміш до високого тиску та температури, що викликає її займання. Це створює тиск, який рухає поршень двигуна.

Під час цього процесу дизельний двигун виробляє вуглекислий газ і NOx (оксиди азоту), які є шкідливими для навколишнього середовища. Дослідники кажуть, що пряме змішування водню з дизелем у камері згоряння призведе до збільшення забруднення NOx. Щоб подолати цю проблему, вони розробили воднево-дизельну подвійну паливну систему, яка використовує синхронізований блок прямого впорскування водню під високим тиском усередині дизельного двигуна, який уже був оснащений блоком дизельного впорскування.

За словами Кука та його команди, концентрація газу — водню, у даному випадку — може варіюватися в різних секціях камери згоряння. Ці коливання можуть впливати на хімічні реакції та контролювати кількість NOx, що виробляється двигуном. Дослідники використовували час впорскування водню, щоб обмежити виробництво NOx.

Використовуючи водень як 90 відсотків палива, вони змогли обмежити викиди CO2 двигуном до 90 грамів на кВт-год. Це на 86 відсотків менше вуглекислого газу, ніж виробляє стандартний дизельний двигун. Крім того, було виявлено, що викиди NOx також значно зменшилися. «Ми показали в нашій системі, що якщо ви зробите її стратифікованою — тобто в одних областях буде більше водню, а в інших — менше, — тоді ми зможемо зменшити викиди NOx нижче рівня чистого дизельного двигуна», — сказав Кук.

Хоча дослідникам знадобилося 18 місяців, щоб розробити свій перший гібридний двигун, вони стверджують, що тепер вони можуть перетворити будь-яку конструкцію дизельного двигуна на двопаливну систему протягом кількох місяців.

Конструкція гібридного двигуна стала легкою

Традиційні методи виробництва водню включають окислення вуглеводнів, що призводить до викидів CO2. Однак, якщо водень виробляється за допомогою відновлюваної енергії, він може бути набагато чистішим джерелом енергії, ніж електроенергія з мережі. Хоча викиди, пов’язані з використанням дизельного палива, все ще є, це компроміс із проблемами переробки літієвих батарей.

Бачення воднево-дизельної системи двигуна з прямим уприскуванням полягає в тому, щоб забезпечити промисловість практичним рішенням проблеми викидів вуглецю. Гірничодобувні компанії, які використовують різноманітні дизельні машини та обладнання, створюють до 7 відсотків світових викидів парникових газів. Забезпечення зростання таких секторів за допомогою водневого палива може значно покращити здоров’я нашої планети.

Кук і його колеги вже запатентували свою воднево-дизельну подвійну паливну систему з прямим упорскуванням і планують вивести її на ринок протягом наступного року або двох.

Джерело: arstechnica.com