混合柴油和氢气可大幅减少排放

位于悉尼的新南威尔士大学 (UNSW) 的一组工程师找到了一种使用柴油和氢气混合燃料运行柴油发动机的方法，从而显着降低了排放。

既然已经有许多优秀的电动汽车可用，为什么我们还需要柴氢混合动力发动机?电动汽车绝对适合家庭使用，但在某些情况下，例如采矿、长途运输、发电和农业，它们仍然无法与重型柴油发动机的性能相提并论。

目前，有26,000 列火车使用柴油，而且可能有数百万辆卡车、发电机和其他工业级设备需要柴油才能发挥最佳性能。在这些行业中，电动汽车技术可能需要数十年才能取代柴油发动机。虽然普通人很容易卖掉一辆旧车并购买一辆新电动汽车，但这种改变对行业来说代价高昂。

所以我们可能会在一段时间内被柴油发动机困住。但是，如果有办法将 现有设备的CO 2排放量减少 85% 会怎样呢?

这就是 UNSW 的氢柴油混合动力发动机技术的承诺。研究人员声称，他们改进的柴油发动机可以使用 90% 的氢气运行，效率提高超过 26 %。在一份新闻稿中，该研究的作者之一、新南威尔士大学教授肖恩·库克 (Shawn Kook) 说：“我们已经证明，我们可以将现有的柴油发动机转化为燃烧氢燃料的清洁发动机。”

他补充说，“这项新技术显着减少了现有柴油发动机的 CO 2排放量，因此它可以在减少我们的碳足迹方面发挥重要作用，特别是在澳大利亚，因为我们所有的采矿、农业和其他重工业都使用柴油发动机被广泛使用的。”

双燃料系统

以柴油为动力的车辆有一个柴油喷射装置，可将燃料释放到燃烧室中。发动机的活塞将燃料-空气混合物压缩至高压和高温，从而使其点燃。这会产生为发动机提供动力的压力。

在此过程中，柴油发动机会产生对环境有害的二氧化碳和 NOx(氮氧化物)。研究人员表示，在燃烧室中直接将氢气与柴油混合会增加氮氧化物的污染。为了克服这个问题，他们开发了一种氢柴油双燃料系统，该系统在已经配备柴油喷射装置的柴油发动机内部使用定时高压氢气直喷装置。

根据 Kook 和他的团队的说法，可以使气体(在本例中为氢气)的浓度在燃烧室的不同部分发生变化。这些变化会影响化学反应并控制发动机产生的氮氧化物的数量。研究人员利用注氢时间来限制氮氧化物的产生。

通过使用氢气作为 90% 的燃料，他们能够将发动机的 CO 2排放量限制在每千瓦时仅 90 克。这比标准柴油发动机排放的二氧化碳少 86%。此外，还发现 NOx 排放量显着减少。“我们已经在我们的系统中证明，如果你让它分层——也就是说，在一些地区有更多的氢气，而在其他地区有更少的氢气——那么我们可以将氮氧化物排放量减少到低于纯柴油发动机的排放量，”库克说.

尽管研究人员花了 18 个月的时间开发出他们的第一台混合动力发动机，但他们声称他们现在可以在几个月内将任何柴油发动机设计转变为双燃料系统。

混合动力发动机设计变得简单

传统的制氢方法涉及碳氢化合物的氧化，这会导致 CO 2排放。然而，如果氢气是使用可再生能源生产的，它可以成为比电网电力更清洁的能源。虽然仍然存在与使用柴油相关的排放，但这是对回收锂电池挑战的权衡。

氢柴油直喷发动机系统背后的愿景是为各行业的碳排放问题提供切实可行的解决方案。仅使用各种柴油机器和设备的矿业公司产生的温室气体排放量就占全球排放量的 7% 。用氢燃料为这些行业的发展提供动力可以极大地改善我们星球的健康。

Kook 和他的同事已经为他们的氢柴油直喷双燃料系统申请了专利，他们计划在未来一两年内将其推向市场。