Инженеры Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее успешно преобразовали дизельный двигатель в водородно-дизельный гибридный двигатель, сократив при этом выбросы CO 2 более чем на 85%.
Команда под руководством профессора Шона Кука из Школы машиностроения и машиностроения потратила около 18 месяцев на разработку водородно-дизельной системы с двойным впрыском топлива, что означает, что существующие дизельные двигатели могут работать, используя 90% водорода в качестве топлива.
Исследователи говорят, что любой дизельный двигатель, используемый в грузовиках и энергетическом оборудовании в транспортной, сельскохозяйственной и горнодобывающей отраслях, в конечном итоге может быть модернизирован для новой гибридной системы всего за пару месяцев.
Зеленый водород, который производится с использованием чистых возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнце, гораздо безопаснее для окружающей среды, чем дизель.
А в статье, опубликованной в International Journal of Hydrogen Energy , группа профессора Кука показывает, что использование их запатентованной системы впрыска водорода снижает выбросы CO 2 всего до 90 г/кВтч, что на 85,9% ниже количества, производимого дизельным двигателем.
«Эта новая технология значительно снижает выбросы CO 2 от существующих дизельных двигателей, поэтому она может сыграть большую роль в уменьшении нашего углеродного следа , особенно в Австралии со всей нашей горнодобывающей промышленностью, сельским хозяйством и другими тяжелыми отраслями, где широко используются дизельные двигатели». говорит профессор Кук.
«Мы показали, что можем преобразовать существующие дизельные двигатели в более чистые двигатели, работающие на водородном топливе.
«Возможность модернизировать дизельные двигатели, которые уже существуют, намного быстрее, чем ждать разработки совершенно новых систем топливных элементов, которые могут быть недоступны в больших масштабах в течение как минимум десятилетия.
«В связи с проблемой выбросов углерода и изменения климата нам нужны более немедленные решения для решения проблемы этих многих дизельных двигателей, которые в настоящее время используются».
Непосредственный впрыск водорода под высоким давлением
Команда UNSW решила проблему, сохранив исходный впрыск дизельного топлива в двигатель, но добавив впрыск водородного топлива непосредственно в цилиндр.
Совместное исследование , проведенное с доктором Шоном Ченом и профессором Эватт Хоукс, показало, что непосредственный впрыск водорода с заданным временем впрыска контролирует состояние смеси внутри цилиндра двигателя, что устраняет вредные выбросы оксидов азота, которые были основным препятствием для коммерциализации водородных двигателей.
«Если вы просто заполните двигатель водородом и позволите всему этому смешаться, вы получите много выбросов оксидов азота (NO x ), которые являются серьезной причиной загрязнения воздуха и кислотных дождей», — говорит профессор Кук.
«Но мы показали в нашей системе, что если вы сделаете ее расслоенной, то есть в одних областях будет больше водорода, а в других меньше, — тогда мы сможем уменьшить выбросы NO x ниже уровня чисто дизельного двигателя».
Важно отметить, что новая двухтопливная система с прямым впрыском водорода и дизельного топлива не требует водорода чрезвычайно высокой чистоты, который должен использоваться в альтернативных системах водородных топливных элементов и является более дорогим в производстве.
А по сравнению с существующими дизельными двигателями, дизель-водородный гибрид продемонстрировал повышение эффективности более чем на 26%.
Эта повышенная эффективность достигается за счет независимого управления моментом прямого впрыска водорода, а также моментом впрыска дизельного топлива, что позволяет полностью контролировать режимы сгорания — сгорание водорода с предварительным смешиванием или смешиванием.
Исследовательская группа надеется, что сможет коммерциализировать новую систему в течение следующих 12–24 месяцев, и готова проконсультироваться с потенциальными инвесторами.
Они говорят, что самое непосредственное потенциальное применение новой технологии — это промышленные объекты, где уже есть постоянные линии подачи водородного топлива.
Сюда входят горнодобывающие предприятия, где исследования показали, что около 30% выбросов парниковых газов вызвано использованием дизельных двигателей, в основном в карьерных транспортных средствах и электрогенераторах.
А австралийский рынок дизельных электрогенераторов в настоящее время оценивается примерно в 765 миллионов долларов.
«На горнодобывающих предприятиях, куда подается водород, мы можем переоборудовать существующие дизельные двигатели , которые используются для выработки электроэнергии», — говорит профессор Кук.
«С точки зрения приложений, где водородное топливо необходимо будет хранить и перемещать, например, в двигателе грузовика, который в настоящее время работает исключительно на дизельном топливе, нам также потребуется внедрить систему хранения водорода, которая будет интегрирована в нашу систему впрыска.
«Я действительно думаю, что общая технология мобильного хранения водорода нуждается в дальнейшем развитии, потому что на данный момент это довольно сложная задача».
