Lượng tiêu thụ nhiên liệu thấp nhất của hai loại động cơ nằm trong khoảng 1500 đến 2000 v/p, ở dải tốc độ này sự tiêu thụ nhiên liệu gần bằng nhau, tuy nhiên ở tốc độ càng cao thì động cơ diesel-hydro có suất tiêu hao nhiên liệu nhỏhơn rất nhiều, điều này nâng cao tính kinh tế của diesel-hydro. [20]
42
1.3.2. Hydro được tạo ra và cung cấp ngay trên động cơ
Ở phương pháp này, hydro được sản suất (tạo ra) ngay trên động cơ bằng các phương pháp biến đổi nhiệt hóa một phần nhiên liệu của động cơ rồi cung cấp ngay cho động cơ. Lượng hydro được tạo ra đến đâu là cung cấp ngay cho động cơ đến đó, khơng cần tích trữ. Thay vào đó, nhiên liệu cần tích trữ là nhiên liệu chính của động cơ như diesel (trên động cơ diesel), xăng (trên động cơ xăng) hay CNG (trên động cơ CNG. Các phương pháp tạo hydro kiểu này là ơ xi hóa khơng hồn tồn nhiên liệu (PO), BĐNH nhiên liệu với hơi nước (SR) hay với CO2 (CR) nhờ tận dụng nhiệt khí thải hay kết hợp PO và SR (ATR) như đã nói ở trên.
Đã có một số nghiên cứu về vấn đề này như kết quả nghiên cứu BĐNH nhiên liệu diesel với hơi nước có trong khí thải trên động cơ diesel D243 thì lượng hydro thu được có thểđạt đến 20% thể tích trong sản phẩm... Kết quả nghiên cứu BĐNH xăng với hơi nước cấp vào trên động cơ xăng dung tích 100cc của xe Honda Dream II với các điều kiện tối ưu (tỷ lệ W/F= 4, nhiệt độ vận hành 500-600oC, và tốc độ không gian của hỗn hợp nạp <120000/h, chất xúc tác là Ni và Al2O3) thì cứ 1 gam xăng sẽ cho ta 0,16 đến 0,18 mol hydro (tương đương 3,6 đến 4,0 lít hydro ở điều kiện tiêu chuẩn) [21].
Một tính tốn khác cho thấy nếu sử dụng chất xúc tác là Pt và ZnO2, sử dụng phần mềm CFD để mơ phỏng thì lượng hydro khơ thu được là 9,2 đến 40,6% [22], hay nhiệt hoá nhiên liệu diesel bằng tia plasma để giảm độc hại khí xả cho động cơ diesel thì kết quả thực nghiệm cho lượng hydro thu được chỉđạt 10% [23].
Qua phân tích các phương pháp cấp hydro vào động cơ và đặc tính động cơ khi sử dụng nhiên liệu hydro có thể kết luận rằng:
-Việc sử dụng hydro làm nhiên liệu cho động cơ sẽ giúp tăng hiệu suất và giảm phát thải của động cơ;
-Việc cấp hydro thường là vào đường ống nạp (vì đơn giản) nên khi tăng tỉ lệ hydro thì hydro chiếm chỗ buồng đốt nhiều làm công suất động cơ giảm;
43
-Việc sử dụng hoàn toàn hydro làm nhiên liệu khó khả thi cho ĐCĐT hiện hành vì khó khăn trong việc tích trữ và cung cấp hydro trên động cơ, mặt khác công suất động cơ giảm nhiều;
-Việc tạo ra và cung cấp hydro ngay trên động cơ bằng phương pháp BĐNH nhiên liệu các-bua-hydro của động cơ nhờ tận dụng nhiệt khí thải là khả thi và có tính kinh tế, kỹ thuật cao. Và đây chính là vấn đề nghiên cứu của đề tài này.
1.4. Kết luận chương 1
Động cơ đốt trong chạy nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu diesel và kể cả LPG và CNG có hiệu suất thấp và phát thải độc hại cao. Đã có nhiều biện pháp giảm phát thải độc hại được áp dụng, trong đó việc bổ sung hydro là một phương pháp rất có tiềm năng.
Việc bổ sung hydro vào động cơ đốt trong cùng nhiên liệu truyền thống xăng, diesel và CNG sẽtăng hiệu suất và giảm phát thải của động cơ, góp phần giải được bài tốn tiết kiệm nhiên liệu và giảm ơ nhiễm mơi trường.
Tuy nhiên, để thực hiện được việc này, cần nghiên cứu tạo ra hydro ngay trên động cơ vì hydro là khí nhẹ, khó tích trữ, bảo quản và vận chuyển với lượng lớn từ nguồn sản xuất bên ngoài để cung cấp cho động cơ hoạt động liên tục.
Việc tạo ra hydro trên động cơ CNG bằng phương pháp biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu CNG với hơi nước nhờ tận dụng nhiệt khí thải là phương pháp cho năng suất hydro và hiệu quả biến đổi nhiên liệu cao nên cần được nghiên cứu để áp dụng một cách hiệu quả trên động cơ.
44
CHƯƠNG II:
MƠ HÌNH HỐ Q TRÌNH TẠO RA HYDRO TRÊN ĐỘNG CƠ
CNG NHỜ TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI
2.1. Giới thiệu chung.
Theo nghiên cứu tổng quan ở trên, có thể thấy phương pháp tạo ra hydro từ BĐNH nhiên liệu các-bua-hydro với hơi nước cho năng suất cao nhất trong các phương pháp sản xuất hydro từ nhiên liệu các-bua-hydro. Tuy nhiên, đó là quá trình thu nhiệt mạnh nên cần phải cung cấp nhiệt cho BXT. Trên ĐCĐT khí thải là nguồn nhiệt lớn có thể tận dụng cho việc này. Do đó, có thể nghiên cứu tạo khí giàu hydro trên động cơ CNG theo phương pháp biến đổi nhiệt hóa một phần CNG với hơi nước nhờ tận dụng nhiệt khí thải của động cơ. Việc nghiên cứu mơ hình hóa được thực hiện để xác định các thông số tối ưu làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo BXT biến đổi nhiệt hoá CNG với hơi nước để có thể tận dụng nhiệt khí thải để tạo ra lượng hydro cần thiết cung cấp cho động cơ.
2.2. Nhiệt khí thải và khả năng tận dụng.