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新系统改造柴油发动机,使其使用90%的氢
2022年10月09日    新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

新南威尔士州悉尼分校的工程师成功地将柴油发动机改装为氢柴油混合动力发动机鈥攔在此过程中,二氧化碳排放量减少了85%以上。

该团队由机械与制造工程学院的Shawn Kook教授领导,花费了大约18个月的时间开发氢柴油直接喷射双燃料系统,这意味着现有柴油发动机可以使用90%的氢作为燃料运行。

研究人员表示,卡车上使用的任何柴油发动机以及运输、农业和采矿业的动力设备,最终都可以在短短几个月内改装成新的混合动力系统中国机械网okmao.com

使用风能和太阳能等清洁可再生能源生产的绿色氢比柴油更环保。


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在《国际氢能杂志》上发表的一篇论文中,Kook教授的团队表明,使用他们的专利氢注入系统可以将二氧化碳排放量减少到90克/千瓦时鈥?比柴油发动机的产量低5.9%。

Kook教授说:“这项新技术大大减少了现有柴油发动机的二氧化碳排放量,因此它可以在减少我们的碳足迹方面发挥很大作用,尤其是在澳大利亚,我们的采矿、农业和其他重工业都广泛使用柴油机。”。

“我们已经证明,我们可以利用现有的柴油发动机,将其转化为燃烧氢燃料的更清洁的发动机。

“能够对已经存在的柴油发动机进行改装,比等待开发全新的燃料电池系统要快得多,而这些系统可能在至少十年内都无法大规模商用。

“由于碳排放和气候变化的问题,我们需要一些更直接的解决方案来解决目前使用的许多柴油发动机的问题。”

高压氢直接喷射

新南威尔士大学团队对该问题的解决方案保持了发动机原来的柴油喷射,但直接向气缸中添加了氢燃料喷射。

与Shaun Chan博士和Evatt Hawkes教授合作进行的这项研究发现,特定时间的氢直接喷射控制了发动机气缸内的混合气状态,从而解决了有害的氮氧化物排放,而氮氧化物排放一直是氢发动机商业化的主要障碍。

Kook教授说:“如果你只是把氢注入发动机,让它混合在一起,你会得到大量的氮氧化物(NOx)排放,这是造成空气污染和酸雨的重要原因。”。

“但我们已经在我们的系统中显示,如果你将其分层鈥攖有些地区氢含量较高,而另一些地区氢含量较低鈥攖这样我们就可以将NOx排放量降低到纯柴油发动机的水平以下。”

重要的是,新的氢-柴油直接喷射双燃料系统不需要极高纯度的氢,而这种氢必须用于替代氢燃料电池系统,并且生产成本更高。

与现有柴油发动机相比,柴油-氢混合动力发动机的效率提高了26%以上。

通过独立控制氢直接喷射正时以及柴油喷射正时,可以实现对燃烧模式的完全控制,从而提高效率鈥攑再混合或混合控制氢气燃烧。

研究团队希望能够在未来12至24个月内将新系统商业化,并渴望与潜在投资者协商。

他们表示,这项新技术最直接的潜在用途是在已经建立永久氢燃料供应线的工业地点。

其中包括采矿场,研究表明,约30%的温室气体排放是由使用柴油发动机造成的,主要是采矿车辆和发电机。

澳大利亚纯柴油发电机市场目前估计价值约7.65亿美元。

Kook教授说:“在用管道输送氢气的采矿场,我们可以转换用于发电的现有柴油发动机。”。

“就氢燃料需要存储和移动的应用而言,例如在目前纯柴油运行的卡车发动机中,我们还需要实施氢存储系统,以集成到我们的喷射系统中。

“我确实认为移动氢储存的通用技术需要进一步发展,因为目前这是一个相当大的挑战。”

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