科学家改造了传统柴油发动机使其可用90%的氢气作为燃料

科学家改造了传统柴油发动机使其可用90%的氢气作为燃料

风能利用比例,台风能否利用,风能利用图片素材　　据悉，新南威尔士大学发动机研究实验室的团队，开发了新的氢-柴油直喷双燃料系统，大大减少了碳排放。

　　风能利用比例,台风能否利用,风能利用图片素材上图：氢柴油直接喷射双燃料系统由新南威尔士大学发动机研究实验室的一个团队开发，该团队由肖恩·郭教授（右）领导。

　　近日，新南威尔士悉尼大学的工程师们已经成功地将一台传统的柴油发动机改造成氢柴油混合动力发动机。改造后的新发动机可以减少超过85%的二氧化碳排放。

　　该团队由机械与制造工程学院的肖恩·郭（Shawn Kook）教授领导，花了大约18个月的时间开发氢-柴油直喷双燃料系统，这意味着现有的柴油发动机改造后，可以使用90%的氢作为燃料运行。

　　研究人员表示，用于卡车和交通、农业和矿业动力设备的任何柴油发动机，最终都可以在短短几个月内改装成新的混合动力系统。而且，利用风能、太阳能等清洁可再生能源生产的“绿色氢”将会比柴油更环保。

　　上图：新南威尔士州开发的氢柴油直接喷射双燃料系统，使传统柴油发动机能够改装为氢柴油混合发动机。

　　在《国际氢能杂志》上发表的一篇论文中，肖恩·郭教授的团队表明，使用他们的专利氢气喷射系统，二氧化碳排放量仅为90g/kWh —— 比柴油发动机的排放量低85.9%。

　　肖恩·郭教授说：“这项新技术大大减少了现有柴油发动机的二氧化碳排放，因此它可以在大大减少我们的碳足迹方面发挥重要作用，特别是在澳大利亚，我们所有的采矿、农业和其他重工业都广泛使用柴油发动机。我们已经证明，我们可以把现有的柴油发动机改造成更清洁的氢燃料发动机。

　　实际上，与等待开发全新的燃料电池系统相比，能够对已经存在的柴油发动机进行改造要快得多，而全新的燃料电池系统可能在至少十年内都不会大规模商用。

　　肖恩·郭教授表示：“随着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处理这些目前使用的柴油发动机的问题。”

　　新南威尔士大学的研究小组解决了这个问题，他们在发动机中保持了原来的柴油喷射，但在汽缸中直接增加了氢燃料喷射。

　　这项与陈绍恩（音译）博士和埃瓦特·霍克斯（Evatt Hawkes）教授合作的研究发现，特定时间的氢气直接喷射控制了发动机气缸内的混合条件，从而解决了有害的氮氧化物排放，这一直是氢发动机商业化的主要障碍。

　　肖恩·郭教授指出：“如果你只是把氢注入发动机，让它们混合在一起，就会产生大量的氮氧化物（NOx）排放，这是空气污染和酸雨的一个重要原因。但我们已经证明，在我们的系统中，如果你把它分层，也就是在某些区域氢更多，在另一些区域氢更少，那么我们就可以把 NOx 的排放量降低到纯柴油发动机以下。”

　　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，而用于氢燃料电池系统的，必须是高纯度氢，而且生产成本更高。

　　与现有的柴油发动机相比，柴油-氢混合动力发动机的效率还提高了26%以上。

　　这种效率的提高，是通过独立控制氢气直接喷射正时和柴油喷射正时实现的，从而实现了完全控制燃烧模式 —— 预混或混合控制氢气燃烧。

　　上图：氢-柴油直接喷射双燃料系统具有独立控制氢直接喷射正时和柴油喷射正时的功能，能够完全控制燃烧模式-预混合或混合控制的氢燃烧。

　　该研究团队希望能在未来12到24个月内将新系统商业化，并希望与潜在投资者进行磋商。他们说，这项新技术最直接的潜在用途是在工业场所，那里已经有了永久性的氢燃料供应线。

　　这包括矿场，研究表明，那里约30%的温室气体排放是由使用柴油发动机造成的，主要是在采矿车辆和发电机上。

　　肖恩·郭教授最后总结道：“在用管道输送氢气的矿场，我们可以将现有的用于发电的柴油发动机进行改造。在氢燃料需要储存和移动的应用方面，例如目前完全依靠柴油运行的卡车发动机，那么我们还需要实现一个氢储存系统，并将其集成到喷射系统中。”

　　“我确实认为，移动储氢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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