- Nguyên lý hoạt động của bình điện phân:
2. Sử dụng hỗn hợp xăng-khí HHO chạy động cơ xe máy
cơ xe máy
Bảng 1. Thơng số kỹ thuật động cơ xe máy
Kiểu động cơ : Đánh lửa cưỡng bức
Số xylanh : 1
Đường kính xylanh : 50 mm Hành trình piston : 49,5mm Dung tích xylanh : 97,1 cm3
Tỉ số nén : 9:1
Hình 8. Sơ đồ hệ thống động cơ xe máy sử dụng xăng-khí HHO
Hình 9 ÷13 thể hiện kết quả thử nghiệm tại chế độ bướm ga mở 30% khi sử dụng nhiên liệu xăng và hỗn hợp xăng + khí HHO với áp suất phun là 0,3kG/cm2. Kết quả thử nghiệm đã cho thấy cơng suất động cơ tăng, suất tiêu hao nhiên liệu giảm, nồng độ phát thải NOx và CO2tăng, HC và CO giảm xuống khi bổ sung khí HHO vào đường nạp (bảng 2).
Bảng 2. Độ cải thiện của cơng suất, suất tiêu hao nhiên liệu và phát thải của động cơ khi sử dụng
hỗn hợp xăng + HHO so với khi sử dụng xăng
Độ mở bướm ga 30%
Cơng suất động cơ tăng 3,68 %
Suất tiêu hao nhiên liệu giảm 7,14 %
Phát thải NOx tăng 40,60 %
Phát thải HC giảm 11,68 %
Phát thải CO giảm 13,21 %
Phát thải CO2 tăng 6,53 %
Khi bổ sung khí HHO vào đường nạp, do tốc độ cháy của Hydro cao gấp khoảng 7 lần tốc độ cháy của xăng (265÷325cm/s so với 37÷43cm/s) [1], [2] vì vậy quá trình cháy sẽ diễn ra sớm hơn, làm mồi cho quá trình cháy tiếp theo, nên hiệu quả của quá trình cháy sẽ được cải thiện, cơng suất động cơ tăng lên. Vì lượng nhiên liệu đi vào giảm do lượng khơng khí giảm, nên suất tiêu hao nhiên liệu giảm nhiều hơn độ giảm của cơng suất khi bổ sung khí HHO vào đường nạp.
Khí HHO được phun vào đường nạp cùng với khơng khí-xăng (hình 8). Hỗn hợp khơng khí, xăng và HHO được hút vào bên trong buồng đốt sau khi xupáp nạp mở.
Nồng độ CO là sản phẩm của quá trình cháy hydrocacbon (HC) trong điều kiện thiếu khơng khí. Trong trường hợp cĩ bổ sung khí HHO vào đường nạp, nhiệt độ cháy cao nên HC giảm, sản phẩm ban đầu sẽ là CO và H20. Nhưng trong trường hợp này, do cĩ bổ sung thêm khơng khí từ bên ngồi, nên quá trình cháy HC trong xylanh ở điều kiện thừa khơng khí, cùng với nhiệt độ cháy cao của hỗn hợp xăng + HHO (>1500 K) thì CO sẽ phản ứng tiếp với Oxy tạo thành CO2 (hình 12 và hình 13).
Hình 9. Diễn biến cơng suất và suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ sử dụng xăng và hỗn hợp xăng + HHO
Khi bổ sung thêm HHO vào đường nạp, do nhiệt độ cháy của HHO (hydro và oxy) cao và tốc độ cháy lớn, nên trong quá trình nén cĩ hiện tượng vừa cháy vừa nén, dẫn đến nhiệt độ cháy cao. Vì vậy, cùng với lượng khơng khí được bổ sung thêm từ bên ngồi, hàm lượng N2 và O2 tăng, quá trình phản ứng giữa N2 và O2 trở nên thuận tiện hơn, vì vậy nồng độ NOx cao hơn so với khi sử dụng xăng thơng thường.
Hình 10. Diễn biến nồng độ phát thải NOx của động cơ sử dụng xăng và hỗn hợp xăng+HHO
Nồng độ HC giảm khi bổ sung khí HHO vào đường nạp do nhiệt độ cháy tăng, cùng với khoảng cháy của HHO (hydro và oxy) rộng, nên những vùng sát vách cĩ hỗn hợp nhạt vẫn cĩ thể cháy được, làm giảm nồng độ HC.
Hình 11. Diễn biến nồng độ phát thải HC của động cơ sử dụng xăng và hỗn hợp xăng+HHO
Hình 12 Diễn biến nồng độ phát thải CO của động cơ sử dụng xăng và hỗn hợp xăng+HHO
Hình 13. Diễn biến nồng độ phát thải CO2 của động cơ sử dụng xăng và hỗn hợp xăng+HHO
IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết quả nghiên cứu đã cho thấy, để sản xuất khí HHO hiệu quả và đảm bảo cho thiết bị điện nên chọn 8 gram NaOH cho 1 lít nước cất. Cực dương bình điện phân nên chọn Inox 316 để bình điện phân sử dụng lâu dài.
Sử dụng khí HHO để cắt kim loại cần phải nén với áp suất cao và lưu trữ trong bình chuyên dùng vì khí HHO là hỗn hợp của hai khí Hydro và Oxy, trong đĩ hydro là một khí nhẹ dễ bay. Khí HHO thường cháy ngược lại trong đường ống dễ tạo sự cháy nổ khi áp suất thấp.
Kết quả thử nghiệm đã cho thấy khi bổ sung khí HHO vào đường nạp (cĩ bổ sung thêm khơng khí)
thì cơng suất động cơ tăng, suất tiêu hao nhiên liệu giảm. Phát thải NOx tăng, HC giảm, CO giảm, CO2 tăng. Hệ số dư lượng khơng khí λ tăng lên khi cĩ bổ sung thêm khơng khí từ bên ngồi.
Khi bổ sung khí HHO vào đường nạp, do nhiên liệu được mồi lửa tốt, nên quá trình cháy xăng sẽ
thuận tiện hơn, cháy nhanh và kiệt hơn. Hiệu suất nhiệt của động cơ được nâng cao, phần cơng cĩ ích tăng lên, nâng cơng suất của động cơ.
Qua các kết luận trên khí HHO là nguồn nhiên liệu sạch của tương lai và cĩ thể thay thế nguồn nhiên liệu truyền thống đang dần dần cạn kiệt.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Escobar J.C, et al. (2009) Biofuels: environment, technology and food security. Renewable Sustainable Energy Reviews, Vol 13, pp. 1276-1287.
2. He Y, et al. (2010) Global economic activity and crude oil prices: A cointegration analysis. Energy Economics, Vol 32, pp. 868-876.
3. Prasad S, et al. (2007), Ethanol as an alternative fuel from agricultural, industrial and urban residues. Resources, Conservation and Recycling, Vol 50, pp. 1-39.
4. History of HHO - hydro Technix “1888 - A lot of research concerning HHO applications and HHO production was being done in the late 1800’s ”
5. Yul Brown: “US patent number 4,081,656”; March 28,1978 6. Runautowithwater
7. R.Zhao, et al. (2009), Small-scale mashing procedure for predicting ethanol yield of sorghum grain science. Journal of Cereal Science, Vol 49, pp. 230-238.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC