Trong các năm qua, khí phát thải từ động cơ đốt trong được xem là một trong cáctác nhân chính gây nên sự thay đổi khí hậu trái đất và sức khỏe con người. Ngoài ra, sựgia tăng nhanh về việc sử dụng động cơ đốt trong đang kiến cho mức tiêu thụ hóa thạchtruyền thống ngày càng tăng cao gây nguy cơ cạn kiệt. Do đó, cần phải có các giải phápcấp bách để khắc phục vấn những đề này. Việc nghiên cứu phát triển các nguồn nhiênliệu thay thế có mức phát thải thấp và sử dụng hiệu quả nguồn nhiên liệu sẵn có sẽ làgiải pháp có tầm ảnh hưởng toàn cầu, đảm bảo an ninh năng lượng của các quốc gia vàsự phát triển bền vững cho nhân loại.Một trong những biện pháp hữu hiệu để nâng cao hiệu quả quá trình cháy trên cácđộng cơ hiện hành mà không cần thay đổi nhiều về kết cấu động cơ là bổ sung một lượngnhỏ khí hydrogen hoặc khí giàu hydrogen vào động cơ. Hydrogen có đặc điểm khuếchtán nhanh, dễ bắt cháy và cháy nhanh nên khi được cháy trong hỗn hợp với nhiên liệuhóa thạch truyền thống trong buồng đốt động cơ nó sẽ làm tăng tốc độ cháy của hỗn hợpnhiên liệu và giúp nhiên liệu cháy kiệt, nhờ đó làm tăng hiệu quả quá trình cháy và giảmphát thải độc hại của động cơ. Bố cục của bài luận văn này gồm 5 chương như sau:Chương 1: Tổng quanChương 2: Các phương pháp sản xuất hydroChương 3: Nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu hydrogen và phương pháp điều khiểnquá trình hoạt động của động cơ xăng.Chương 4: Thí nghiệm và đánh giá ứng dụng khí hydrogen lên động cơ xăngChương 5: Kết luận
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM _ Nguyễn Hồng Thắng Ứng dụng nhiên liệu hydrogen lên động xăng ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2020 BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Hồng Thắng Ngày tháng năm sinh: 19/02/1996 Lớp: CO2001 Số điện thoại liên hệ: Địa email: 0963.218.983 Hongthang9777@gmail.com Tên đề tài luận văn: Ứng dụng nhiên liệu hydrogen lên động xăng Chuyên ngành: Kỹ thuật Ơ tơ Kiến nghị người hướng dẫn: Tp HCM, ngày …… tháng Học viên đăng ký Nguyễn Hồng Thắng năm Ý KIẾN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN VÀ HỘI ĐỒNG KHOA HỌC Ý kiến người hướng dẫn ……………………………… Tp.HCM, ngày tháng… năm Người hướng dẫn Ý kiến Hội đồng khoa học Khoa ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………… Tp.HCM, ngày … tháng… năm T/M Hội đồng khoa học Khoa ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Tính cấp thiết đề tài Nguồn nhiên liệu nguồn tài nguyên quan trọng quốc gia giới Sự phát triển quốc gia gắn liền với phát triển ngành cơng nghiệp nhu cầu vận hành, hoạt động cấu máy móc, phương tiện, thiết bị … trở nên nhiều hơn, nhà máy, xí nghiệp mọc lên khơng ngừng điều làm cho tầm quan trọng của nguồn nhiên liệu trở nên lớn Nhưng nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày cạn kiệt ngun nhân gây nhiễm mơi trường làm Qúa trình cháy nhiên liệu sản sinh CO2,CO, NO2 Benzen… làm cho trái đất ngày ngàng nóng hơn, gây nhiễm mơi trường ảnh hưởng đên sức khỏe người Ngoài hoạt động phương tiện giao thông xe máy, ô tô, máy bay, tàu thuyền … ngày nhiều làm cho nhu cầu sử dụng nguồn nhiên liệu xăng dầu ngày tăng cao Điều cho phần cho thấy phát triển đất nước cảnh báo mức tiêu thụ nhiên liệu lớn làm cho lượng phát thải khí CO2, CO, NO2 Benzen… nhiều với cạn kiệt nguồn tài nguyên làm cho chi phí nhập khầu ngày đắt đỏ Do việc nghiên cứu để tạo nên nguồn lượng vừa thân thiện với mơi trường vừa giảm thiểu chi phí điều cần thiết Mục đích nghiên cứu đề tài Với ý tưởng tạo loại lượng vả rẻ nhóm tìm hiểu thấy khí HHO hỗn hợp khí hydro oxy Đây nguồn nhiên liệu đầy tiềm với nhiều ưu điểm thuận lợi môi trường kinh tế Khí HHO lượng gần khơng phát thải khí nhiễm mà sinh nước Từ nước q trình q trình điện phân thu khí HHO Bản thân HHO hỗn hợp khí hydro oxy nên có tính chất khí Bản thân Hydro khí cháy với tốc độ cháy nhanh Carbon (có loại dầu nhiên liệu) từ 7-10 lần đóng vai trị chất dẫn cháy giúp trình bắt cháy nhiên liệu xảy sớm Mặt khác Oxy là lại giúp cho nhiên liệu cháy hồn tồn giúp giảm khí CO2, CO, NO2 Benzen… thải mơi trường Do khí HHO hữu ích cho loại động đặc biệt động đốt trong, kết hợp khí HHO với xăng dầu vừa làm giảm lượng nhiên liệu, giúp trình cháy hết cháy giảm lượng khí thải ngồi mội trường Mặc khác khí HHO loại khí khơng độc an tồn để dùng cơng nghệ, cháy nhiệt độ cao khơng khí cháy nhiệt độ 230oC khí tiếp xúc với kim loại cứng có khả cắt xuyên qua kim loại 6000 độ C ứng dụng q trình cắt gọt Từ ưu điểm nhóm định chọn việc chế tạo thiết bị tạo khí HHO đề tài để nghiên cứu ứng dụng để áp dụng đời sống Phạm vi nghiên cứu Làm mơ hình trực tiếp để nghiên cứu đề tài Mơ hình thực động Ware – α 110cc Phương pháp nghiên cứu Để thực đề tài nhóm tác giả chọn phương pháp: 4.1 Phương pháp chuyên gia: Đề xuất phương pháp chế tạo khí hydro từ nước, nguồn lượng quen thuộc với ngày 4.2 Phương pháp phân tích tổng gợp lý thuyết: Đề xuất quy trình tính tốn dựa sở cơng thức, phương trình hóa học Chứng minh tác giả khác tiến hành kiểm chứng từ kết kết hợp với sở lý thuyết hóa học, nghĩa Với 1,5m3 H2O điều kiện tiêu chuẩn cần 18.1000/22,4 = 804g H2O tạo 286 kJ/mol H2O → H2+1/2O2 Từ tạo thiết bị cấp phát khí hydro hợp lý 4.3 Phương pháp thực nghiệm khoa học: Nhóm dùng tỉ lệ xăng với khí để hoạt động cho động xe máy để nghiên cứu động chạy khí hydro Dùng khí HHO để hàn cắt kim loại, từ tiến hành chế tạo thiết bị cấp hydro theo lý thuyết tính dùng kết thực nghiệm để so sánh, kết luận mối quan hệ lượng hydro với nguồn nhiên liệu khác như: xăng, dầu, khí gas… Nội dung dự kiến luận văn Tóm tắt luận văn HVTH: Nguyễn Hồng Thắng TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong năm qua, khí phát thải từ động đốt xem tác nhân gây nên thay đổi khí hậu trái đất sức khỏe người Ngoài ra, gia tăng nhanh việc sử dụng động đốt kiến cho mức tiêu thụ hóa thạch truyền thống ngày tăng cao gây nguy cạn kiệt Do đó, cần phải có giải pháp cấp bách để khắc phục vấn đề Việc nghiên cứu phát triển nguồn nhiên liệu thay có mức phát thải thấp sử dụng hiệu nguồn nhiên liệu sẵn có giải pháp có tầm ảnh hưởng tồn cầu, đảm bảo an ninh lượng quốc gia phát triển bền vững cho nhân loại Một biện pháp hữu hiệu để nâng cao hiệu trình cháy động hành mà không cần thay đổi nhiều kết cấu động bổ sung lượng nhỏ khí hydrogen khí giàu hydrogen vào động Hydrogen có đặc điểm khuyếch tán nhanh, dễ bắt cháy cháy nhanh nên cháy hỗn hợp với nhiên liệu hóa thạch truyền thống buồng đốt động làm tăng tốc độ cháy hỗn hợp nhiên liệu giúp nhiên liệu cháy kiệt, nhờ làm tăng hiệu trình cháy giảm phát thải độc hại động Bố cục luận văn gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Các phương pháp sản xuất hydro Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu hydrogen phương pháp điều khiển trình hoạt động động xăng Chương 4: Thí nghiệm đánh giá ứng dụng khí hydrogen lên động xăng Chương 5: Kết luận Mục lục SVTH: Nguyễn Hồng Thắng MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vấn đề khí thái độc hại phát thải từ động xăng 1.1.1 Đặc điểm khí thải độc hại phát thải từ động xăng 1.1.2 Các biện pháp giảm phát thải độc hại 1.2 Nhiên liệu Hidro cho động xăng 1.2.1 Khái niệm hidrogen 1.2.2 Tính chất hidrogen 1.2.3 Động xăng dùng đơn nhiên liệu hydro 13 1.2.4 Động xăng bổ sung hydro 21 1.2.5 Động đốt bổ sung khí giàu hydro 27 1.2.6 Kết luận sử dụng hydro khí giàu hydro lên động xăng 30 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT HYDRO 32 2.1 Giới thiệu chung 32 2.2 Phương pháp khí hóa sinh khối 32 2.3 Phương pháp biến đổi nhiệt hóa cồn nhiên liệu hidrocarbons 32 2.3.1 Phương pháp biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu với nước (SR) 34 2.3.2 Phương pháp Oxi hóa khơng hồn tồn nhiên liệu (PO) 38 2.3.3 Phương pháp biến đổi hóa nhiên liệu cacbuahydro với CO2 (CR) 40 2.3.4 Phương pháp biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu với nước kết hợp với oxi hóa khơng hồn toàn (ART) 40 2.4 Phương pháp điện phân nước 42 2.5 Tích trữ, vận chuyển hidrogen 44 2.5.1 Vấn đề tích trữ vận chuyển hidrogen 44 2.5.2 Tạo khí hydro xe 46 Mục lục SVTH: Nguyễn Hồng Thắng 2.6 Kết luận chọn phương pháp tối ưu 46 2.7 Thiết kế máy tạo khí hydro phương pháp điện phân nước 47 2.7.1 Giới thiệu chung 47 2.7.2 Cơ sở lý thuyết tính tốn q trình điện phân 49 2.7.3 Thiết kế thiết bị điện phân nước 50 2.7.4 Sơ đồ hoạt động máy điện phân 58 2.7.5 Kết luận chương 59 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU HIDROGEN VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 61 3.1 Động thử nghiệm 61 3.2 Phương pháp điều khiển phương pháp cấp khí đường ống nạp .62 3.2.1 Nguyên lý hoạt động 63 3.3 Phương pháp điều khiển phun điện tử 64 3.3.1 Lắp đặt hệ thống phun 64 3.3.2 Bộ điều khiển cung cấp khí HHO 67 3.4 Kết luận chương 68 CHƯƠNG 4: THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG KHÍ HYDROGEN LÊN ĐỘNG CƠ XĂNG 69 4.1 Giới thiệu chung 69 4.2 Thí nghiệm ứng dụng khí hydrogen lên động xăng 69 4.2.1 Xây dựng lý thuyết quy trình thí nghiệm, thiết bị thí nghiệm 69 4.2.2 Thiết kế lắp đặt hệ thống tạo cung cấp khí hydrogen động 73 4.2.3 Xác định thông số vận hành thiết bị điện phân 75 4.2.4 Kiếm tra tính kinh tế nhiên liệu .79 Mục lục 4.3 SVTH: Nguyễn Hồng Thắng Kết luận chương .80 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .81 5.1 Kết luận chung 81 5.2 Hướng phát triển đề tài .81 TÀI LIỆU THAM KHẢO .82 Danh sách hình vẽ SVTH: Nguyễn Hồng Thắng DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Biến thiên nồng độ chất ô nhiễm theo hệ số dư lượng khơng khí Hình 1.2: Giới hạn cháy hydro số nhiên liệu [9] 11 Hình 1.3: Tốc độ lửa số hỗn hợp khí [10] 12 Hình 1.4: Các phương án cung cấp khí hydro cho động xăng [11] 14 Hình 1.5: So sánh hiệu suất nhiệt động hydro so với động xăng [12] 16 Hình 1.6: So sánh hiệu suất nhiệt động hydro so với động xăng chế độ toàn tải 17 Hình 1.7: So sánh hiệu suất có ích động hydro so với động xăng chế độ toàn tải 18 Hình 1.8: Phát thải khí NOx động sử dụng khí hydro tốc độ quay 1500v/p, vị trí bướm ga mở hồn tồn [14] 19 Hình 1.9: So sánh hiệu suất động bổ sung hydro tỉ lệ khác 23 Hình 1.10: Hiệu suất thị phụ thuộc vào tỉ lệ lượng khí hydro thay khơng tải24 Hình 1.11: Diễn biến hàm lượng phát thải động theo a bổ sung hydro với tỉ lệ khác [17] 25 Hình 1.12: Áp suất có ích trugn bình động bổ sung hydro 1400v/p với hỗn hợp a khác nhau.[17] 27 Hình 1.13: Hiệu suất thị áp suất có ích trung bình động xăng bổ sung khí giàu hydro (syngas) [19] 28 Hình 1.14: Phát thải CO động xăng bổ sung khí giàu hydro (syngas)[19] 29 Hình 2.1: Sơ đồ xúc tác trình biến đổi nhiệt hóa xăng với nước, SR [1] 35 Hình 2.2: Mơ hình bố trí BXT reforming nhiên liệu xăng theo q trình SR tận dụng nhiệt khí thải [1] 37 Hình 2.3: Sơ đồ xúc tác q trình xi hóa khơng hồn tồn xăng, PO[1] 39 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Bảng 4.1: Quy trình thí nghiệm động xe máy băng thử DIDACTA Tốc độ quay động (vg/ph) 20% tải 2400 x 2800 x 3200 x 3600 4.2.1.2 30% tải 50% tải x x x 4000 x x x 4400 x x x 4800 x x 5200 x x x 5600 x x 6000 x x 6400 x x 6800 x x 7200 x x 70% tải Thiết bị thí nghiệm 4.2.1.2.1 Phanh thủy lực Sử dụng phanh thủy lực (Didacta T101D) thuộc dạng phanh thủy lực kiểu chốt Rôto gồm cánh nối với trục khuỷu động thông qua khớp nối, ly hợp , Stato gồm 13 cánh tĩnh đúc liền với thân băng nhằm tạo khoang chứa nước (hình 3.1) Phanh hãm thủy lực làm việc theo nguyên tắc dùng tính chất ma sát nước rôto stato, nhằm tạo lực cản rôto stato để đo mômen động Mơmen thu nhận tín hiệu đưa điều khiển EC Trang: 70 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Hình 4.1 Kết cấu băng thử phanh thủy lực (Didacta T101D) 4.2.1.2.2 Hệ thống đo suất tiêu thụ nhiên liệu AVL-733S Hệ thống AVL733S đo lượng nhiên liệu tiêu thụ động cách cân lượng nhiên liệu bình chứa AVL733S đo liên tục lượng nhiên liệu khoảng thời gian từ đầy bình đến nhiêu liệu bình giảm tới mức (Hình 4.2) Sai số thiết bị 0,1% Dải đo từ đến 150kg/h Có thể cho phép tới 400kg/h Hình 4.2: Hệ thống đo suất tiêu thụ nhiên liệu AVL-733S Hình 4.3 thể nguyên lý hoạt động thiết bị đo tiêu thụ nhiên liệu Trang: 71 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống AVL-733S Nhiên liệu cấp vào thùng đo Nhiên liệu tới động Nhiên liệu hồi từ động Ống thông Các ống nối mềm Thùng đo Thanh cân Lò xo Cân bì 10 Cảm biến lưu lượng 11 Thiết bị giảm chấn 12 Van điện từ đường nạp Nguyên lý đo thiết bị AVL-733S: Bắt đầu trình đo nhiên liệu cấp đầy vào thùng đo thông qua đường cấp nhiên liệu Khi lượng nhiên liệu đầy, lúc lực tì lên cảm biến lưu lượng lớn Van điện từ 12 đóng lại ngăn khơng cho dịng nhiên liệu vào thùng đo đường cấp vào động mở, lượng nhiên liệu đường hồi động (khi sử dụng hệ thống phun xăng điện tử) áp suất bình giữ ổn định nhờ ống thông Đồng thời với q trình phận đếm thời gian hoạt động Lượng nhiên liệu bình chứa đo liên tục giây dựa vào lượng nhiên liệu cịn bình ECU tính lượng nhiên liệu tiêu thụ động Hệ thống đo suất tiêu thụ nhiên liệu AVL-733S thực trình đo ghi lại kết trung bình phép đo thời gian phép đo, người thử nghiệm đặt giao diện từ máy tính 4.2.1.2.3 Tủ phân tích khí xả CEBII phân tích Tủ phân tích khí xả CEBII (Combustion Emission Bench) hệ thống bao gồm tồn mơđun thực q trình phân tích thành phần khí xả (các phân tích) thiết bị đảm bảo điều kiện làm việc hệ thống như: Trang: 72 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Khối làm nóng (HSU), khối chuẩn đốn, khối điều khiển Tồn hoạt động hệ thống thực thơng qua máy tính công nghiệp nằm tủ điều khiển tay thơng qua hình sử dụng giao diện máy tính điều khiển (tủ làm việc độc lập) Khi máy tính kết nối với máy tính chủ (CESAR) chạy động theo chu trình, hoạt động tủ điều khiển tự động từ máy tính chủ Tủ phân tích khí xả CEBII với kết cấu hệ thống đo lường thực môđun, cho phép đo thành phần: monoxit cacbon (CO), cacbon dioxide (CO2), oxygen (O2), oxit nitơ (NOx), hydrocacbon (HC), đồng thời đo hệ số dư lượng khơng khí a có khí thải Hình 4.4: Tủ phân tích khí xả CEBII 4.2.2 Thiết kế lắp đặt hệ thống tạo cung cấp khí hydrogen động 4.2.2.1 Thiết kế hệ thống khung lắp đặt hệ thống mơ hình thí nghiệm Hệ thống gồm chứa thiết bị như: thiết bị điện phân, động xăng, bình nhiên liệu, bình lọc khí, accu 12V – 75A Như vậy, cần thiết khế hệ thống khung nhỏ gọn lắp đặt hết hệ thống Mơ hình khung thể hình 4.5 Trang: 73 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Hình 4.5: Khung mơ hình lắp đặt hệ thống thí nghiệm Hình 4.6: Khung mơ hình 3D Trang: 74 Chương 4.2.2.2 SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Thiết kế bố trí mơ hình thí nghiệm Bố trí mơ hình thí nghiệm gồm thiết bị nêu gồm động cơ, thiết bị điện phân, bình accu, dây dẫn điện, bình nhiên liệu, ống dẫn khí nhiên liệu Hình 4.7: Bố trí mơ hình thí nghiệm 4.2.3 Xác định thơng số vận hành thiết bị điện phân Để đo xác lưu lượng khí tạo cần số thiết bị đắt tiền đồng hồ đo lưu lượng, máy chân không, bị điều áp điện bình nén áp suất cao Đồng thời phải có điều kiện môi trường làm việc rộng rãi để đảm bảo an tồn có rị rỉ nhiên liệu nhiên liệu nén với áp suất cao làm an tồn Vì điều kiện khơng cho phép, nghiên cứu em không dùng thiết bị để đo lượng khí xác Để đơn giản hóa thuận tiện cho việc nghiên cứu, em trình bày phương pháp nghiên cứu đơn giản Dùng bình nước 5lit đổ đầy nước, bình úp ngược vào bồn nước Khởi động thiết bị điện phân bấn thời gian Cấp khí qua miệng bình, Trang: 75 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG trình điện phân lượng khí tạo dẩy hết lượng nước khỏi bình Đến vị trí nước đẩy hết đo thời gian điện phân Đầu tiên, dùng đồng hồ Vôn để đo lượng điện cần cung cấp cho trình điện phân (chỉ thay đổi hiệu điện thế).Chúng ta làm khoảng 10 lần thí nghiệm với 10 giá trị V khác Từ lập bảng so sánh chọn giá trị điện áp hiệu Tiếp theo, tương tự ta để giá trị điện áp chọn thay đổi lượng NaOH (chỉ thay giá trị NaOH) Làm khoảng 10 lần lập bảng so sánh, từ chọn giá trị NaOH phù hợp Khi có thơng số cấp vào tiến hành cấp khí HHO vào động Đầu tiên, để xác định tính kinh tế, ta làm thí nghiệm với động chạy 100%, ta thời gian thiệu thụ hết phần nhiên liệu cho trước Tưng tự, ta đo chạy với lượng hỗn hợp xăng – HHO thời gian xem lượng nhiên liệu dư bao nhiêu, từ lượng dư tính số tiền theo đoen giá xăng dầu Việt Nam Đồng thời, ta đo điện trở cường độ dòng điện cung cấp, với thời gian điện phân ta tính cung suất điện tiêu hao theo đơn vậy, ta tính số tiền cần Sơ đồ thí nghiệm thể hình 4.8 Trang: 76 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Hình 4.8: Sơ đồ thí nghiệm 4.2.3.1 Cơng cụ hiệu chỉnh Các công cụ hiệu chuẩn sử dụng bao gồm: Nguồn cung cấp, kẹp ampere, bình đo thể tích đồng hồ bấm 4.2.3.2 Dữ liệu kết đo Nguồn điện cung cấp vào với lượng NaOH 5g/lit Bảng 2: Thí nghiệm lưu lượng khí HHO sản sinh thay đổi giá trị U U (V) NaOH (gam) Thể tích khí (lít) Thời gian (giây) Nhiệt độ (oC) 10 5 30 34-39 11 5 25 32-39 12 5 22 34-40 13 5 20 40-45 14 5 20 40-45 15 5 18 50-60 16 5 18 55-65 17 5 17 56-60 Trang: 77 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Như ta chọn nguồn điện cung cấp 12V – 75A Nguồn NaOH cung cấp Bảng 3: Thí nghiệm lưu lượng khí HHO sản sinh thay đổi giá trị NaOH U (V) NaOH (gam) Thể tích khí (lít) Thời gian (giây) Nhiệt độ (oC) 12 30 34-39 12 25 32-39 12 5 22 34-40 12 20 40-45 12 20 40-45 12 19 50-60 12 19 55-60 12 10 17 55-65 12 11 17 55-65 12 12 15 55-65 Hình 4.9: Thời gian sản sinh HHO phụ thuộc vào lượng NaOH Hình 4.9 cho thấy thời gian sản xuất khí HHO, cho sản sinh 5lit khí cho thấy rằng.Kkhi sử dụng gram chất điện phân NaOH hòa trộn với 1lít nước cất thời gian điện phân 30s, sử dụng gam NaOH hịa trộn với 1lít nước cất thời gian điện phân 25s, sử dụng 5g 22s, 6g 20 Như vậy, tăng chất điện phân thời gian sản xuất khí HHO ngắn Tuy nhiên, sử dụng chất điện phân lớn dịng điện tăng lên làm cho nhiệt độ nước cao dễ dẫn đến hỏng nguồn điện Do nên chọn lượng chất điện phân phù hợp với nguồn điện Ở nghiên cứu ứng dụng 5g NaOH Trang: 78 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG 4.2.4 Kiếm tra tính kinh tế nhiên liệu Đẩu tiên cho động chạy 100% xăng với chế độ không tải (chạy garanti), bấm thời gian xem thời gian máy chạy hết 300ml nhiên liệu xăng Làm khoảng 10 lần thí nghiệm tính số trung bình làm thơng số so sánh Tiếp theo, cấp HHO vào đường ống nạp (thông số máy 5g NaOH U = 12V) cho động chạy với chế độ không tải, bấm thời gian đến giá trị thời điểm thí nhiệm chạy 100% xăng chạy hết nhiên liệu Làm khoảng 10 lần thí nghiệm tính số trung bình làm thơng số so sánh Từ đó, kết luận lượng nhiên liệu dư phần tiết kiệm 4.2.4.1 STT Thí nghiệm chạy 100% xăng hôn hợp HHO - xăng HHO – xăng 100% xăng Thời gian (phút) Thời gian (s) Lượng NL dư (ml) 25’ 25’ 100 25’30 25’30 98 26’47 26’47 110 27’ 27’ 90 24’47 24’47 80 25’45 25’45 100 26’ 26’ 99 28’12 28’12 102 24’25 24’25 105 10 23’50 23’50 98 Tổng trung bình 25’ 25’ 100ml 4.2.4.2 So sánh lượng điện tiêu thụ lượng xăng tiết kiệm Cơng suất dịng điện tiêu thụ: P=U.I.t (W) Trong đó: P : cơng suất tiêu thụ (W) U: hiệu điện cấp vào, U = 12V I: cường độ dòng điện (A) Trang: 79 Chương SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG t: thời gian điện phân (s) Như vậy, theo giá điện Việt Nam, 1kW = 1,549 VNĐ Ta tính giá điện sau: Cơng suất tiêu thụ thiết bị tính = 40W Giá điện = P.t.1549/1000 = (40.25.1549)/(1000.60) = 258 VNĐ Lượng xăng tiết kiệm được: 4.3 0,1.21,000=2,100 VNĐ Kết luận chương Đã thiết kế lắp đặt thành công hệ thống cung cấp khí hydrogen lên động xăng Do khí HHO bổ sung vào đường nạp nên lượng khơng khí vào xylanh giảm Và lượng nhiên liệu khỏi buồng phao định dịng khí nạp vào, lượng khơng khí giảm xuống nên lượng nhiên liệu giảm, hệ số dư lượng khơng khí giảm Vì hydro có tốc độ cháy nhiệt độ cháy cao, nên bổ sung hỗn hợp khí hydro oxy vào đường nạp, thời gian cháy trễ giảm xuống, dẫn đến thời điểm bắt đầu trình cháy xảy sớm hơn, cháy kiệt hơn, tượng cháy rớt giảm Cộng với tốc độ cháy hydro cao, dẫn đến tốc độ tăng áp suất xylanh lớn, công suất động tăng lên, động làm việc rung giật Khi đó, mơ men động suất tiêu hao nhiên liệu cải thiện Và đặc biệt tiết kiệm khoảng 30 % nhiên liệu Trang: 80 Tài liệu tham khảo SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Kết luận chung 5.1 Trên sở nghiên cứu thực đề tài Nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu Hydrogen động xăng Một số kết qủa đạt trình thực sau: - Thiết kế hệ thống cung cấp khí HHO vào động xe máy - Tiến hành thử nghiệm thông số kỹ thuật động bổ sung nhiên liệu khí HHO - So sánh đánh giá thông số kỹ thuật phát thải động có bổ sung khí HHO với động khơng bổ sung khí HHO 5.2 Hướng phát triển đề tài Kết nghiên cứu đề tài đưa giải pháp cung cấp khí HHO cho động đốt nhằm nâng cao tính ứng dụng nhiên liệu thay giảm phát thải độc hại gây ô nhiểm môi trường Việt Nam Tuy nhiên, đề tài dừng lại mức độ phịng thí nghiệm đối tượng nghiên cứu dừng lại động xe máy Vậy để đề tài có ứng dụng thực tế cần: -Thu nhỏ kích thước hệ thống thiết bị để lắp đặt phương tiên giao thông cách thuận tiện -Cần xây dựng hệ thống cung cấp khí HHO đảm bảo an tồn, chống cháy ngược góc trùng điệp tốc độ cháy hydro nhanh -Cần thử nghiệm ứng dụng cho nhiều loại động khác để đánh giá đầy đủ hơn, xác kết thu Trang: 81 Tài liệu tham khảo SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Ngọc Anh, 2017 Nghiên cứu tạo nhiên liệu giàu hydro động để cải thiện tính phát thải Tạp chí khoa học Trường bách khoa Hà Nội [2] Yakdehigre Sanath Kumara De Silva, 2017 Design of an Alkaline Electrolysis Stack University of Agder, 2017 [3] Nguyễn Công Hùng, 2014 Thiết kế hệ thống cung cấp khí HHO cho động sử dụng lưỡng nhiên liệu xăng – HHO Trường Đại học bách khoa Hà Nội [4] Ghazi A Karim (2003) Hydrogen as a spark ignition engine fuel International Journal of Hydrogen Energy 28, p569 – 577 [5] Phạm Minh Tuấn (2009) Khí thải động nhiễm mơi trường NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [6] Sách động đốt [7] Shayler, P J., Hayden, D J and Ma, T (1999) Exhaust System Heat Transfer and Catalytic Converter Performance SAE paper 1999-01-0453 [8] A Kowalewicz and M Wojtyniak (2005) Alternative fuels and their application to combustion engines Proc IMechE Vol 219 Part D: J Automobile Engineering [9] Jack Dempsey (2001) Hydrogen Fuel Cell Engines and Related TechnologiesModule 1: Hydrogen properties College of the Desert, Palm Desert, CA, USA [10] Anand, Shakti Soni, Nakul Aggarwal (2015) Analysis of a Hydrogen Fueled Internal Combustion Engine International Journal of Enhanced Research in Science, Technology & Engineering, Vol Issue 7, p.236-243 [11] Jack Dempsey (2001) Hydrogen Fuel Cell Engines and Related TechnologiesModule 3: Hydrogen use in internal combustion engines College of the Desert, Palm Desert, CA, USA [12] White C M., R.R Steeper, A.E Lutz (2006) The hydrogen-fueled internal combustion engine: a technical review International Journal of Hydrogen Energy, 31 p1292 – 1305 Trang: 82 Tài liệu tham khảo SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG [13] Ali M Pourkhesalian, Amir H Shamekhi, Farhad Salimi (2010) Alternative fuel and gasoline in an SI engine: A comparative study of performance and emissions characteristics Fuel 89, 1056–1063 [14] Verhelst S., P Maesschalck, N Rombaut, R Sierens, (2009) Efficiency comparison between hydrogen and gasoline on a bi-fuel hydrogen/gasoline engine International Journal of Hydrogen Energy, 34, p2504 – 2510 [15] Li D.J, Guo L.S (1996) Combustion of hydrogen-air mixture and NOx formation Journal of Combustion Science and Technology, 2, p209-214 [16] Sebastian Verhelst, Thomas Wallner (2009) Hydrogen-fueled internal combustion engines Progress in Energy and Combustion Science, Vol.35, Issue 6, p490–527 [17] Changwei Ji, Shuofeng Wang, (2009) Effect of hydrogen addition on combustion and emissions performance of a spark ignition gasoline engine at lean conditions, International Journal of Hydrogen Energy, 34, p7823 – 7834 [18] Changwei Ji, Shuofeng Wang, (2009) Effect of hydrogen addition on the idle performance of a spark ignited gasoline engine at stoichiometric condition, International Journal of Hydrogen Energy, 34, p3546 – 3556 [19] Changwei Ji, Xiaoxu Dai, Bingjie Ju, Shuofeng Wang, Bo Zhang, Chen Liang, Xiaolong Liu, (2012) Improving the performance of a spark-ignited gasoline engine with the addition of syngas produced by onboard ethanol steaming Refoming, International Journal of Hydrogen Energy, 37, p7860-7868 [20] Thorsten Allgeier, Martin Klenk and Tilo Landenfeld, Enrico Conte and Konstantinos Boulouchos, Jan Czerwinski, (2004) Advanced Emission and Fuel Economy Concept Using Combined Injection of Gasoline and Hydrogen in SI-Engines SAE Technical Paper 200401-1270 Trang: 83 Tài liệu tham khảo SVTH: NGUYỄN HỒNG THẮNG Trang: 84 ... Thắng Ngày tháng năm sinh: 19/02/1996 Lớp: CO2001 Số điện thoại liên hệ: Địa email: 0963.218.983 Hongthang9777@gmail.com Tên đề tài luận văn: Ứng dụng nhiên liệu hydrogen lên động xăng Chuyên ngành:... động phun hydro dạng lỏng vào đường ống nạp (Hình 1.4c) hầu hết hydro dạng lỏng xylanh trước xuppat nạp đóng nên thể tích khí nạp bị giảm xuống khơng nhiều Thể tích khí nạp chiếm khoảng 96,5%