Pokud nás čtete pravidelně, jistě jste si uvědomili, že elektromobily mi nepřipadají jako dostatečně dobré řešení pro současnou technologii spalování. Průmysl se v poslední době ubírá stejným směrem, sází stále méně na drahá elektrická vozidla a vrací se zpět k benzinovým motorům. Také budete vědět, že jsem nadšený vodíkové spalovací motorya už vůbec ne ty s palivovými články.
No, zde vám představím slibnou novou technologii pro tato auta se spalováním na vodík, která stejně jako dosud nedokončila nasazení plazmou podporované spalování vodíku...
Nezaměňujte auta se spalováním vodíku s vozy na vodíkové palivové články...
Co je plazmové spalování vodíku?
Boj proti změně klimatu vyžaduje výrazné snížení emisí skleníkových plynů. Tradiční spalovací procesy, zejména ty, které jsou závislé na fosilních palivech, jsou hlavním přispěvatelem k tomuto problému, ale spalování vodíku může také vytvářet určité znečišťující plyny, a nejen vodu, protože ve vzduchu je více plynů než kyslíku, který se spojí s vodík a mohou zde být také další zbytky maziva atd. V této souvislosti, plazmou podporované spalování vodíku (H2). Ukazuje se jako slibná technologie pro čistší a účinnější výrobu energie.
plazma, čtvrté skupenství hmotyhraje klíčovou roli při zlepšování spalování H₂. Na rozdíl od plynů, kde jsou částice relativně nezávislé, jsou v plazmatu tyto částice ionizovány, to znamená, že ztratily nebo získaly elektrony, čímž získávají kladný nebo záporný elektrický náboj. V případě vodíkových spalovacích motorů se nehledá plyn s totální ionizací, ale spíše plyn s procentem ionizovaných částic.
Nabízí se zavedení nevyváženého plazmatu, které má nízký stupeň ionizace, do spalovacího procesu různé výhody:
- Tepelné zlepšení: Plazma rychle ohřívá plyn ochlazováním excitovaných stavů, urychluje chemické reakce a oxidaci paliva, tedy hoření.
- Kinetické zlepšení: Vysokoenergetické elektrony v plazmě se srážejí s neutrálními druhy a vytvářejí aktivní radikály jako O, H a OH. Tyto radikály podporují nízkoteplotní oxidace paliva.
- Zlepšení dopravy: Plazma mění chování molekul paliva a ovlivňuje proces spalování. Navíc iontový vítr a akustické vlny z plazmy zvyšují míchání a turbulence.
El kombinovaný efekt z těchto bodů je výrazné zlepšení zapalování, šíření plamene a celkové účinnosti spalování.
Navzdory svému slibu však spalování H₂ pomocí plazmy čelí některým výzvám. Na jedné straně generování a řízení plazmatu, protože musí jít o účinné a spolehlivé metody, a to je na praktické úrovni problém. Na druhou stranu je zde také životnost a cena těchto systémů, protože musí jít o dostatečně spolehlivý systém pro vozidla a levný pro sériovou výrobu za dostupnou cenu. Až se to podaří překonat, připraví se tím cesta pro zavedení této nové technologie do budoucích vodíkových spalovacích motorů.
A mimochodem, tato technologie může být aplikována nejen na vodíkové motory, ale také na jiné typy plynových motorů, a dokonce i na letecké proudové motory, kde lze účinnost a výkon těchto motorů zlepšit použitím těchto systémů. s plazmou.
Výzkum
Protože plazma výrazně zlepšuje zapalování, výzkumníci zkoumají její potenciál urychlit přechod plamene (deflagraci) k vysokorychlostní detonační vlně v jiných typech motorů. Tato technologie má slibné uplatnění při vývoji detonačních motorů a raket.
Někteří vědci například zkoumají účinky nanosekundové pulzní výboje v pulzních detonačních motorech (PDE). Pomocí této metody porovnávají zpoždění zapálení a růst jádra plamene s konvenčními jiskrovými výboji. Jejich zjištění ukázala, že nanosekundové pulzní výboje významně zkrátily doby zpoždění zážehu v PDE napájených různými palivy a směsmi vzduchu a paliva.
Studovali jiní badatelé Jak plazma s nanosekundovým dielektrickým bariérovým výbojem (ns-DBD) zlepšuje přechod k detonaci (DDT) v mikrokanálu při atmosférickém tlaku. Použili jiskrový výboj k iniciaci plamenné vlny, po které následovaly proměnné pulzy ns-DBD plazmy před zapálením.
Vysokorychlostní snímky odhalily a mnohem rychlejší čelo plamene když bylo použito 15 plazmatických pre-pulzů ve srovnání s žádnou plazmou. Toto rychlejší šíření je přičítáno generování aktivních látek a radikálů spolu s pomalým a rychlým ohřevem plynu plazmou.
Zvědavě, další zvýšení počtu pre-pulsů vedlo k pomalejšímu DDT. Použité palivo (dimethylether) má negativní teplotní koeficient (NTC), což znamená, že při vyšších teplotách klesá rychlost jeho spalování. To naznačuje konkurenci mezi plazmovým zapalováním a sníženým uvolňováním tepla v důsledku rozsáhlé oxidace paliva s příliš mnoha předpulsy.
Na druhou stranu další zajímavá studie se zaměřuje na experimenty využívající nanosekundové pulzní výboje k urychlení turbulentních plamenů vodíku a vzduchu v podmínkách blízkých okolí. Pozorovali výrazné zmenšení vzdálenosti nutné k výbuchu plamene. Jejich nastavení využívalo k iniciaci plamene zapalovací svíčku, po níž následoval plazmový výboj generovaný více elektrodami. Rychlost plamene se dramaticky zvýšila, když procházel oblastí plazmy.
Výsledky identifikovaly dva možné mechanismy zlepšení. V některých případech interakce plazmatu s vedoucí rázovou vlnou před hlavním plamenem urychlila jeho šíření. V jiných případech plazmový výboj působil přímo na čelo plamene, což vedlo k lokalizovanému zrychlení.
Tyto studie demonstrují potenciál plazmy manipulovat s přechodem od deflagrace k detonaci, čímž dláždí cestu pro pokroky v dnešních motorech. Jen doufám, že se vám to líbilo a nebojte se zeptat...
Obrázky | plátno