新系統(tǒng)將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)改裝為使用90%的氫氣運(yùn)行。
澳大利亞新南威爾士大學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)研究實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)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(xué)悉尼分校的工程師已經(jīng)成功地將一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)改裝成氫-柴油混合發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(xué)機(jī)械和制造工程學(xué)院的Shawn Kook教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)花了大約18個(gè)月的時(shí)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(dòng)機(jī)可以使用90%的氫氣作為燃料運(yùn)行。
研究人員說,運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)和采礦業(yè)的卡車和動(dòng)力設(shè)備中使用的任何柴油發(fā)動(dòng)機(jī)最終都可以在短短幾個(gè)月內(nèi)改裝成新的混合系統(tǒng)。
綠色氫氣是利用風(fēng)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(tuán)隊(duì)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(shí)--比柴油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的數(shù)量低85.9%。
這項(xiàng)新技術(shù)顯著減少了現(xiàn)有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī),將它們轉(zhuǎn)化為燃燒氫燃料的清潔發(fā)動(dòng)機(jī)。能夠改造已經(jīng)存在的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的問題?!?/p>
高壓氫氣直噴
新南威爾士大學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)該問題的解決方案保持了原來的柴油噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行的合作研究發(fā)現(xiàn),特別定時(shí)的氫氣直接噴射控制了發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)商業(yè)化的主要障礙。
“如果你只是將氫氣放入發(fā)動(dòng)機(jī)并讓它們混合在一起,你會(huì)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。”庫克教授說: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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)相比,柴油-氫混合動(dòng)力車的效率提高了 26% 以上。通過獨(dú)立控制氫氣直接噴射正時(shí)以及柴油噴射正時(shí)實(shí)現(xiàn)了效率的提高,從而能夠完全控制燃燒模式——預(yù)混或混合控制的氫氣燃燒。
研究團(tuán)隊(duì)希望能夠在未來 12 到 24 個(gè)月內(nèi)將新系統(tǒng)商業(yè)化,并熱衷于與潛在投資者進(jìn)行磋商。他們說,這項(xiàng)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(yīng)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(dòng)機(jī)造成的,主要用于采礦車輛和發(fā)電機(jī)。澳大利亞的柴油發(fā)電機(jī)市場目前估計(jì)價(jià)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(dòng)機(jī)?!?/p>
Kook 教授說:
“就需要儲(chǔ)存和移動(dòng)氫燃料的應(yīng)用而言,例如在目前純柴油運(yùn)行的卡車發(fā)動(dòng)機(jī)中,我們還需要實(shí)施一個(gè)儲(chǔ)氫系統(tǒng)以集成到我們的噴射系統(tǒng)中。 我確實(shí)認(rèn)為移動(dòng)儲(chǔ)氫的一般技術(shù)需要進(jìn)一步發(fā)展,因?yàn)槟壳斑@是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。”
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