Kui loete meid regulaarselt, olete kindlasti aru saanud, et elektriautod ei tundu mulle praeguse põlemistehnoloogia jaoks piisavalt hea lahendus. Tööstus on viimasel ajal liikunud samal joonel, panustades üha vähem kallitele elektrisõidukitele ja liikudes tagasi bensiinimootorite poole. Samuti saate teada, et olen põnevil vesinikuga sisepõlemismootoridja mitte niivõrd kütuseelementidega.
Noh, siin ma tutvustan teile paljutõotavat uut tehnoloogiat nende vesinikpõlemismootoriga autode jaoks, mille kasutuselevõtt pole veel lõppenud. plasma abil vesiniku põletamine...
Ärge ajage neid segadusse vesinikkütuseelemendiga autod...
Mis on plasma abil vesiniku põletamine?
Võitlus kliimamuutustega nõuab kasvuhoonegaaside heitkoguste olulist vähendamist. Traditsioonilised põlemisprotsessid, eriti need, mis sõltuvad fossiilkütustest, on selle probleemi peamiseks põhjustajaks, kuid vesiniku põletamine võib tekitada ka teatud saastavaid gaase, mitte ainult vett, kuna õhus on rohkem gaase kui hapnikku, mis ühineb vesinikku ja võib olla ka muid määrdeainete jääke jne. Selles kontekstis vesiniku (H₂) põletamine plasmaga See on paljulubav tehnoloogia puhtamaks ja tõhusamaks energiatootmiseks.
Plasma, aine neljas olek, mängib olulist rolli H₂ põlemise tõhustamisel. Erinevalt gaasidest, kus osakesed on suhteliselt sõltumatud, on need osakesed plasmas ioniseeritud, st on kaotanud või omandanud elektrone, omandades nii positiivse või negatiivse elektrilaengu. Vesinikpõlemismootorite puhul ei otsita täieliku ionisatsiooniga gaasi, vaid pigem gaasi, mille osakeste protsent on ioniseeritud.
Tasakaalustamata plasma, millel on madal ionisatsiooniaste, lisamine põlemisprotsessi pakub mitmesuguseid eeliseid:
- Termiline paranemine: Plasma soojendab gaasi kiiresti ergastatud olekute jahutamise, keemiliste reaktsioonide kiirendamise ja kütuse oksüdeerumise, st põletamise, kaudu.
- Kineetiline paranemine: Suure energiaga elektronid plasmas põrkuvad neutraalsete osakestega, tekitades aktiivseid radikaale nagu O, H ja OH. Need radikaalid soodustavad kütuse oksüdatsioon madalal temperatuuril.
- Transpordi parandamine: Plasma muudab kütusemolekulide käitumist ja mõjutab põlemisprotsessi. Lisaks suurendavad ioontuul ja plasma akustilised lained segunemist ja turbulentsi.
El kombineeritud mõju Nendest punktidest on süüte, leegi leviku ja üldise põlemise tõhususe märkimisväärne paranemine.
Kuid vaatamata lubadusele, plasma abil H2 põlemine seisab silmitsi teatud väljakutsetega. Ühelt poolt plasma genereerimine ja kontroll, kuna need peavad olema tõhusad ja usaldusväärsed meetodid ning see on praktilisel tasandil probleem. Teisest küljest on ka nende süsteemide vastupidavus ja maksumus, kuna see peab olema sõidukitele piisavalt töökindel ja masstootmiseks odav taskukohase hinnaga. Kui neist saab üle, sillutab see teed selle uue tehnoloogia kasutuselevõtule tulevastes vesinikuga sisepõlemismootorites.
Ja muide, seda tehnoloogiat ei saa rakendada mitte ainult vesinikmootorite, vaid ka muud tüüpi gaasimootorite ja isegi lennukite reaktiivmootorite puhul, kus nende mootorite tõhusust ja jõudlust saab nende süsteemide kasutamisega parandada. plasmaga.
Uuringud
Kuna plasma parandab oluliselt süttimist, uurivad teadlased selle potentsiaali kiirendada leegi üleminekut (deflagratsioon) kiirele detonatsioonilainele muud tüüpi mootorites. Sellel tehnoloogial on paljutõotavad rakendused detonatsioonimootorite ja rakettide arendamisel.
Näiteks uurivad mõned teadlased selle mõju nanosekundilised impulsslahendused impulssdetonatsioonimootorites (PDE). Nad võrdlevad seda meetodit kasutades süüteviivitusi ja leegi südamiku kasvu tavaliste sädelahendustega. Nende leiud näitasid, et nanosekundilised impulsslahendused vähendasid märkimisväärselt erinevate kütuste ja õhu-kütuse segudega toidetud PDE-de süttimise viivitusaega.
Teised teadlased uurisid Kuidas nanosekundiline dielektriline barjäärlahendus (ns-DBD) plasma parandab detonatsioonile üleminekut (DDT) mikrokanalis atmosfäärirõhul. Nad kasutasid leegilaine algatamiseks sädelahendust, millele järgnesid ns-DBD plasma muutuvad impulsid enne süütamist.
Kiired pildid paljastasid a palju kiirem leegi ees kui kasutati 15 plasma eelimpulssi võrreldes plasma puudumisega. See kiirem levik on tingitud aktiivsete liikide ja radikaalide tekkest ning gaasi aeglasest ja kiirest kuumutamisest plasma poolt.
Uudishimulikult, eelimpulsside arvu edasine kasv tõi kaasa aeglasema DDT. Kasutataval kütusel (dimetüüleeter) on negatiivne temperatuuritegur (NTC), mis tähendab, et selle põlemiskiirus langeb kõrgematel temperatuuridel. See viitab konkurentsile plasmaga võimendatud süüte ja vähenenud soojuseralduse vahel, mis on tingitud kütuse ulatuslikust oksüdatsioonist liiga paljude eelimpulssidega.
Teisest küljest keskendub veel üks huvitav uuring katsed nanosekundiliste impulsslahenduste abil turbulentse vesinik-õhu leegi kiirendamiseks keskkonnale lähedastes tingimustes. Nad täheldasid leegi plahvatamiseks vajaliku kauguse olulist vähenemist. Nende seadistuses kasutati leegi käivitamiseks süüteküünalt, millele järgnes mitme elektroodi tekitatud plasmalahendus. Leegi kiirus suurenes plasmapiirkonna läbimisel dramaatiliselt.
Tulemused tuvastasid kaks võimalikku parendusmehhanismi. Mõnel juhul kiirendas plasma koostoime põhileegi ees oleva juhtiva lööklainega selle levikut. Muudel juhtudel toimis plasmalahendus otse leegi esiküljele, mis viis lokaalse kiirenduseni.
Need uuringud näitavad plasma potentsiaali manipuleerida üleminekuga deflagratsioonilt detonatsioonile, sillutades teed tänapäevaste mootorite arengule. Loodan, et teile meeldis ja ärge kartke küsida...
Pildid | lõuend