Амонякът може да се използва и като гориво за горивни клетки или двигатели с вътрешно горене, произвеждайки само азот и вода.
Тъй като електрическите превозни средства (EV) стават все по-популярни, някои изследователи търсят алтернативни начини за захранване на транспорта с помощта на водород, чисто и ефективно гориво, което произвежда само вода при изгаряне. Но сега амонякът също се появява на сцената.
Водородът създава редица предизвикателства по отношение на съхранението и транспортирането, тъй като изисква условия на високо налягане и ниска температура. Ето защо някои експерти смятат амоняка, съединение, съдържащо водород, като потенциално решение.
Проблемът с лития и разтворът с амоняк
Един от основните двигатели на EV революцията са литиево-йонните батерии, които предлагат висока енергийна плътност и дълъг живот. Литият обаче не е възобновяем ресурс и неговото производство и добив имат екологични и социални въздействия.
Според Международната агенция по енергетика търсенето на литий се очаква да надхвърли 2,4 милиона метрични тона до 2030 г., значително увеличение от 130 000 метрични тона, произведени през 2022 г. Това може да доведе до потенциален недостиг на литий още през 2025 г., което поражда опасения за устойчивостта и достъпността на електромобилите.
В такава ситуация амонякът се очертава като обещаващо алтернативно чисто гориво. Амонякът е съединение, което се състои от един азотен атом и три водородни атома. Може да се произвежда от възобновяеми източници като слънчева, вятърна или водна енергия и може да съхранява и транспортира водород по-ефективно от чистия водород. Амонякът може да се използва и като гориво за горивни клетки или двигатели с вътрешно горене, произвеждайки само азот и вода като емисии.
Как амонякът може да захрани двигателите?
Амонякът не се изгаря лесно сам и обикновено трябва да се смеси с бензин, за да се постигне добро изгаряне. Но какво ще стане, ако има начин да се използва амоняк като единствено гориво за двигателите?
Това е въпросът, на който професор Мицухиса Ичиянаги и колегите му от японския университет „София“ се опитват да отговорят от 2019 г. Те проектират двигатели, които могат да работят с чист амоняк без бензин. Тяхната основна идея е да оптимизират условията за отваряне на всмукателния отвор, които влияят върху смесването на въздуха и горивото в цилиндъра на двигателя.
Скорошно проучване, публикувано в списанието Energies, докладва техните констатации за това как различните видове всмукателни отвори могат да създадат модели на завихрен поток в цилиндъра, повишавайки ефективността на горенето и намалявайки емисиите.
Завихрени потоци за по-добро изгаряне
Вихровият поток е термин, който описва вихрово движение на въздушно-горивната смес в цилиндъра на двигателя. Това движение спомага за създаването на по-равномерна и хомогенна смес, което води до по-добро изгаряне и по-ниски емисии.
За да проучат ефекта на завихрящия се поток, изследователите използват оптичен едноцилиндров дизелов двигател със стъклен цилиндър и бутало. Те също така използват два вида всмукателни отвори: тангенциални и спирални.
Изследователите използват високоскоростна камера, за да уловят движението на малки силициеви частици, които добавят към въздуха по време на всмукателния ход. Те откриват, че спиралният порт генерира завихрен поток от самото начало, докато тангенциалният порт не. Тангенциалният порт обаче се завърта, когато въздухът удря стените на цилиндъра и променя посоката.
Изследователите експериментират с различни комбинации от отвори на всмукателния порт, като поддържат спиралния порт напълно отворен и променяха тангенциалния порт от 0% до 100%.
Когато отварят тангенциалния порт с повече от 25%, те наблюдават образуването на завихрен поток в ранния етап на такта на компресия. Освен това те откриват, че образуването на завихрен поток е свързано с по-ниски вариации на турбулентната кинетична енергия и централната позиция на завихрянето. Това откритие показва по-стабилни и последователни модели на потока.
Последици и бъдеща работа
Изследователите вярват, че техните резултати могат да подобрят изгарянето на амоняк в двигателите, което може да проправи пътя за по-чиста и по-устойчива транспортна система.
Те планират да продължат изследванията си, като тестват характеристиките на горене на амонячно-бензинови смеси или на чист амоняк.
„Въпреки че има предизвикателства за преодоляване, преди задвижваните с амоняк превозни средства да станат реалност, това изследване е обещаващо за постигане на настоящи и бъдещи цели за декарбонизация“, казва проф. Ичиянаги. „Очаква се разработването на превозни средства, задвижвани с амоняк, не само да намали емисиите на въглероден двуокис от двигателите, но и да допринесе за реализирането на водородно енергийно общество.“
Източник: InterestingEngineering
