آمونیاک جایگزینی پاک برای سوخت خودروهای احتراقی

01

از 03

چگونه آمونیاک می‌تواند به عنوان سوخت در خودرو استفاده شود؟

خود آمونیاک به راحتی نمی‌سوزد و برای احتراق مناسب معمولا باید با بنزین مخلوط شود. اما اگر راهی برای استفاده از آمونیاک به عنوان تنها سوخت موتورها وجود داشته باشد چه؟ این سوالی است که پروفسور میتسوهیسا ایچیاناگی و همکارانش از دانشگاه سوفیا در ژاپن از سال ۲۰۱۹ سعی در پاسخ به آن داشته‌اند.

آنها در حال طراحی موتورهایی هستند که بتوانند بدون بنزین، فقط با آمونیاک خالص کار کنند. ایده اصلی آنها بهینه سازی شرایط باز شدن منیفولد هوا است که بر نحوه مخلوط شدن هوا و سوخت داخل سیلندر موتور تأثیر می‌گذارد.

مطالعه اخیر منتشر شده در مجله Energies یافته‌های آنها را در مورد اینکه چگونه باز شدن‌های مختلف منیفولد هوا می‌توانند الگوهای جریان چرخشی در سیلندر ایجاد کنند، راندمان احتراق را افزایش دهند و آلاینده‌ها را کاهش دهند، گزارش می‌کند.

02

از 03

جریان‌های چرخشی برای احتراق بهتر

جریان چرخشی اصطلاحی است که حرکت گرداب مانند مخلوط هوا و سوخت را در سیلندر موتور توصیف می‌کند. این حرکت به ایجاد مخلوطی یکنواخت‌تر و همگن‌تر کمک می‌کند که منجر به احتراق بهتر و آلایندگی کمتر می‌شود.

پژوهشگران برای مطالعه اثر جریان چرخشی از یک موتور دیزل تک سیلندر نوری با سیلندر و پیستون شیشه‌ای استفاده کردند. آن‌ها همچنین از دو نوع درگاه ورودی هوا استفاده کردند: مماس و مارپیچی.

پژوهشگران برای ثبت حرکت ذرات ریز سیلیس که در طول زمان مکش به هوا اضافه کرده بودند، از یک دوربین پرسرعت استفاده کردند. آن‌ها دریافتند که درگاه مارپیچی از همان ابتدا جریان چرخشی ایجاد می‌کند، در حالی که درگاه مماس این کار را نمی‌کند. با این حال، هنگامی که هوا به دیواره‌های سیلندر برخورد کرد و جهت خود را تغییر داد، درگاه مماس نیز چرخشی شد.

پژوهشگران با ترکیبات مختلف باز شدن درگاه ورودی هوا را آزمایش کردند، به این صورت که درگاه مارپیچی را کاملاً باز نگه داشتند و درگاه مماس را از ۰ درصد تا ۱۰۰ درصد تغییر دادند.

هنگامی که آن‌ها درگاه مماس را بیش از ۲۵ درصد باز کردند، تشکیل جریان چرخشی را در مرحله اولیه مرحله تراکم مشاهده کردند. علاوه بر این، آن‌ها دریافتند که تشکیل جریان چرخشی با تغییرات کمتر انرژی جنبشی آشفته و موقعیت مرکز چرخش همراه است. این یافته نشان‌دهنده الگوهای جریان پایدارتر و سازگارتر است.

03

از 03

نتایج و کارهای آینده

پژوهشگران بر این باورند که نتایج آن‌ها می‌تواند احتراق آمونیاک در موتورها را بهبود بخشد که می‌تواند زمینه‌ای را برای یک سیستم حمل‌ونقل پاک‌تر و پایدارتر فراهم کند. آن‌ها قصد دارند تحقیقات خود را با آزمایش ویژگی‌های احتراق مخلوط‌های آمونیاک-بنزین یا آمونیاک خالص موتور ادامه دهند.

پروفسور ایچییانگی می‌گوید: «اگرچه قبل از اینکه وسایل نقلیه با سوخت آمونیاک به واقعیت تبدیل شوند، چالش‌هایی وجود دارد، اما این تحقیق نویدبخش دستیابی به اهداف کاهش کربن فعلی و آینده است. انتظار می‌رود توسعه وسایل نقلیه با موتور آمونیاکی نه تنها باعث کاهش انتشار گاز دی‌اکسید کربن از موتورها شود، بلکه به تحقق جامعه انرژی هیدروژن نیز کمک کند.»