新系統(tǒng)將柴油發(fā)動機改裝為使用90%的氫氣運行。

澳大利亞新南威爾士大學發(fā)動機研究實驗室的團隊開發(fā)了新的氫氣-柴油直噴雙燃料系統(tǒng)，大大減少了碳排放。該大學悉尼分校的工程師已經(jīng)成功地將一臺柴油發(fā)動機改裝成氫-柴油混合發(fā)動機運行--在此過程中，二氧化碳排放量減少了85%以上。

由澳大利亞新南威爾士大學機械和制造工程學院的Shawn Kook教授領(lǐng)導的團隊花了大約18個月的時間來開發(fā)氫-柴油直噴雙燃料系統(tǒng)，這意味著現(xiàn)有的柴油發(fā)動機可以使用90%的氫氣作為燃料運行。

研究人員說，運輸、農(nóng)業(yè)和采礦業(yè)的卡車和動力設(shè)備中使用的任何柴油發(fā)動機最終都可以在短短幾個月內(nèi)改裝成新的混合系統(tǒng)。

綠色氫氣是利用風能和太陽能等清潔可再生能源生產(chǎn)的，比柴油更環(huán)保。

而在發(fā)表在《國際氫能雜志》上的一篇論文中，庫克教授的團隊表明，使用他們的專利氫氣噴射系統(tǒng)可以將二氧化碳排放量減少到僅為90克/千瓦時--比柴油動力發(fā)動機產(chǎn)生的數(shù)量低85.9%。

這項新技術(shù)顯著減少了現(xiàn)有柴油發(fā)動機的二氧化碳排放量，因此它可以在大大減少我們的碳足跡方面發(fā)揮重要作用，特別是在澳大利亞，我們所有的采礦、農(nóng)業(yè)和其他廣泛使用柴油發(fā)動機的重工業(yè)。

“我們已經(jīng)證明，我們可以利用現(xiàn)有的柴油發(fā)動機，將它們轉(zhuǎn)化為燃燒氫燃料的清潔發(fā)動機。能夠改造已經(jīng)存在的柴油發(fā)動機比等待開發(fā)全新的燃料電池系統(tǒng)要快得多，這種系統(tǒng)可能至少在十年內(nèi)無法大規(guī)模商業(yè)化。隨著碳排放和氣候變化的問題，我們需要一些更直接的解決方案來處理目前使用的許多柴油發(fā)動機的問題?！?/p>

高壓氫氣直噴

新南威爾士大學團隊對該問題的解決方案保持了原來的柴油噴射到發(fā)動機中，但增加了氫燃料直接噴射到氣缸中。

與 Shaun Chan 博士和 Evatt Hawkes 教授進行的合作研究發(fā)現(xiàn)，特別定時的氫氣直接噴射控制了發(fā)動機氣缸內(nèi)的混合狀況，從而解決了有害的氮氧化物排放，這一直是氫發(fā)動機商業(yè)化的主要障礙。

“如果你只是將氫氣放入發(fā)動機并讓它們混合在一起，你會排放大量氮氧化物 (NOx)，這是造成空氣污染和酸雨的重要原因?！睅炜私淌谡f：但我們已經(jīng)在我們的系統(tǒng)中表明，如果你讓它分層——即在某些地區(qū)有更多的氫氣，而在其他地區(qū)有更少的氫氣——那么我們可以將 NOx 排放量減少到低于純柴油發(fā)動機的排放量。”

重要的是，新的氫-柴油直噴雙燃料系統(tǒng)不需要極高純度的氫氣，而氫氣必須用于替代氫燃料電池系統(tǒng)，而且生產(chǎn)成本更高。與現(xiàn)有柴油發(fā)動機相比，柴油-氫混合動力車的效率提高了 26% 以上。通過獨立控制氫氣直接噴射正時以及柴油噴射正時實現(xiàn)了效率的提高，從而能夠完全控制燃燒模式——預混或混合控制的氫氣燃燒。

研究團隊希望能夠在未來 12 到 24 個月內(nèi)將新系統(tǒng)商業(yè)化，并熱衷于與潛在投資者進行磋商。他們說，這項新技術(shù)最直接的潛在用途是在已經(jīng)建立永久性氫燃料供應線的工業(yè)場所。

這包括采礦場，研究表明，大約 30% 的溫室氣體排放是由柴油發(fā)動機造成的，主要用于采礦車輛和發(fā)電機。澳大利亞的柴油發(fā)電機市場目前估計價值約為 7.65 億美元。

“在通過管道輸送氫氣的礦場，我們可以轉(zhuǎn)換現(xiàn)有的用于發(fā)電的柴油發(fā)動機?！?/p>

Kook 教授說：

“就需要儲存和移動氫燃料的應用而言，例如在目前純柴油運行的卡車發(fā)動機中，我們還需要實施一個儲氫系統(tǒng)以集成到我們的噴射系統(tǒng)中。 我確實認為移動儲氫的一般技術(shù)需要進一步發(fā)展，因為目前這是一個相當大的挑戰(zhàn)。”