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(kāi)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(guò)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(lái)開(kāi)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(shuō)，運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)和采礦業(yè)的卡車(chē)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(yáng)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(guó)際氫能雜志》上的一篇論文中，庫(kù)克教授的團(tuán)隊(duì)表明，使用他們的專(zhuān)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(kāi)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(wú)法大規(guī)模商業(yè)化。隨著碳排放和氣候變化的問(wèn)題，我們需要一些更直接的解決方案來(lái)處理目前使用的許多柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題?！?/p>

高壓氫氣直噴

新南威爾士大學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)該問(wèn)題的解決方案保持了原來(lái)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?！睅?kù)克教授說(shuō)：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?！?/p>

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(chē)的效率提高了 26% 以上。通過(guò)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(lái) 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(shuō)，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(chǎng)所。

這包括采礦場(chǎng)，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(chē)輛和發(fā)電機(jī)。澳大利亞的柴油發(fā)電機(jī)市場(chǎng)目前估計(jì)價(jià)值約為 7.65 億美元。

“在通過(guò)管道輸送氫氣的礦場(chǎng)，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)。”

Kook 教授說(shuō)：

“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(chē)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)?！?/p>