oxy và cacbonic (quỏ trỡnh phản ứng trung tớnh về nhiệt )
Qua phõn tớch ba phương phỏp biến đổi nhiệt húa nhiờn liệu hydrocacbon
để tỏch hydro ở trờn ta thấy phương phỏp phản ứng nhiờn liệu với hơi nước cho sản phẩm hydro cao nhưng lại phải cung cấp nhiều nhiệt, trong khi phương phỏp oxy húa khụng hoàn toàn nhiờn liệu tạo ra ớt hydro hơn lại thải ra nhiệt. Do vậy cú thể kết hợp hai quỏ trỡnh này để tận dụng nguồn nhiệt tỏa ra từ quỏ trỡnh oxy húa nhiờn liệu. Bờn cạnh đú, trong điều kiện nhiệt độ cao do quỏ trỡnh oxy húa nhiờn liệu, khớ cacbonic tạo ra trong quỏ trỡnh phản ứng oxy húa và quỏ trỡnh phản ứng của nhiờn liệu với hơi nước cũng sẽ tham gia
vào phản ứng tỏch hydro từ nhiờn liệu. Như vậy ta cú thể cấp đồng thời hơi nước, nhiờn liệu và khụng khớ với cỏc tỷ lệ thớch hợp vào trong lũ phản ứng cú chất xỳc tỏc nickel sau khi đó khởi động lũ (nhờ đốt nhiờn liệu) đến nhiệt
độ trờn 4000C để tạo ra hydro mà khụng cần phải cấp thờm nhiệt và cũng khụng cần phải làm mỏt thiết bị trong quỏ trỡnh phản ứng [25]. Trong điều kiện này, cỏc phản ứng nhiệt húa chớnh xảy ra trong lũ phản ứng xỳc tỏc như
sau :
CnHm + (n+0,25m)O2 → nCO2 + 0,5mH2O (7) CnHm + nH2O → nCO + (m/2+n)H2 (8) CO +H2O → CO2 + H2 (9)
CnHm + 2nH2O → nCO2 + (m/2+2n)H2 (10) CnHm + nCO2 → 2nCO + 0,5mH2 (11)
Sản phẩm cuối cựng của quỏ trỡnh phản ứng biến đổi nhiệt húa tổng hợp
được biểu diễn bởi cỏc phương trỡnh phản ứng từ (7) đến (11) sẽ bao gồm H2, CO, CO2 và cú thể cú H2O và CnHm thừa. Tỷ lệ của cỏc thành phần này trong sản phẩm phụ thuộc vào loại nhiờn liệu sử dụng, tỷ lệ thành phần giữa nhiờn liệu với hơi nước và khụng khớ và đồng thời phụ thuộc vào nhiệt độ của lũ phản ứng xỳc tỏc nếu được cấp thờm nhiệt.
Như vậy tựy theo tỷ lệ thành phần giữa nhiờn liệu, hơi nước, khụng khớ và nhiệt cấp vào lũ phản ứng mà quỏ trỡnh biến đổi nhiệt húa trong lũ cú thể
gần với quỏ trỡnh biến đổi nhiệt húa với hơi nước hay quỏ trỡnh oxy húa khụng hoàn toàn nhiờn liệu.
Phương phỏp phản ứng tổng hợp này so với cỏc phương phỏp biến đổi nhiệt húa nhiờn liệu riờng rẽ giới thiệu ở mục a), b) và c) núi trờn cú ưu điểm là hiệu quả cao vỡ khụng phải cấp nhiệt và đồng thời khụng lóng phớ nhiệt, hơn nữa chớnh vỡ khụng cần cấp nhiệt và khụng cần thiết bị làm mỏt hệ thống nờn trang thiết bị lũ phản ứng xỳc tỏc sẽ nhỏ gọn và cú thể trang bị được trờn
cỏc phương tiện vận tải một cỏch dễ dàng. Tuy nhiờn sản lượng hydro thấp hơn so với phương phỏp biến đổi nhiệt húa nhiờn liệu với hơi nước [26]
Đối với động cơ đốt trong, chỳng ta đều biết một phần nhiệt lượng đỏng kể
sinh ra do đốt chỏy nhiờn liệu bị thải ra ngoài theo khớ thải. Phần nhiệt này cú thể chiếm 30 – 50% tổng nhiệt lượng do đốt chỏy nhiờn liệu, tức là khoảng tương đương với cụng suất động cơ [27]. Do đú cú thể tận dụng một phần nhiệt thải này để biến đổi nhiệt húa nhiờn liệu với hơi nước, tạo nhiờn liệu giàu hydro cho động cơ. Bằng phương phỏp này, cú thể tạo được bộ phản ứng xỳc tỏc nhỏ gọn mà lại cú hiệu suất biến đổi cao, hàm lượng hydro lớn vỡ cú thể sử dụng phương phỏp biến đổi nhiệt húa với hơi nước trong khi khụng cần phải cú thiết bị cung cấp nhiệt từ ngoài, phương phỏp này đó được nghiờn cứu thớ điểm trờn động cơ xăng xe mỏy super drem tại phũng thớ nghiệm độc cơ đốt trong. Viện cơ khớ động lực trường đại học bỏch khoa hà nội [28] tạo nhiờn liệu giàu hydrụ cho động cơ. Kết quả cho thấy phỏt thải độc hại giảm
đỏng kể; HC giảm 47%, CO & NOx giảm trờn 4% & 17%. Do vậy đề tài này sẽ tập trung mở rộng phương phỏp này trờn động cơ diesel và tập trung nghiờn cứu tạo nhiờn liệu giàu hydrụ nhờ phương phỏp biến đổi nhiệt húa nhiờn liệu diesel tận dụng nhiệt khớ thải. Một bộ xỳc tỏc sẽđược tớnh toỏn thiết kếđể lắp ngay trờn đường ống thải nhằm tận dụng tối đa nhiệt độ khớ thải từđú tạo ra hỗn hợp khớ giàu hydro nạp vào buồng chỏy giỳp cải thiện quỏ trỡnh chỏy và giảm thành phần độc hại trong khớ thải.
CHƯƠNG 3
NGHIấN CỨU TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI ĐỂ TẠO NHIấN LIỆU GIÀU HYDRễ.