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Forschung & Innovation

1975

Die Forschung von 1975 untersuchte wasserstoffverstärktes Benzin bei magerer Verbrennung. John Houseman und DJ Cerini vom Jet Propulsion Laboratory erstellten einen Bericht für die Society of Automotive Engineers mit dem Titel “On-Board Hydrogen Generator für einen Teilverbrennungsmotor mit Wasserstoffeinspritzung” sowie FW Hoehn und MW Dowy, ebenfalls vom Jet Propulsion Lab. bereitete einen Bericht für die 9. Intersociety Energy Conversion Engineering Conference mit dem Titel “Machbarkeitsdemonstration eines mit wasserstoffangereichertem Benzin betriebenen Straßenfahrzeugs” vor.


1977

1977 führte die NASA (Nationale Luft- und Raumfahrtbehörde, Cleveland, Ohio, USA) Untersuchungen zu Emissionen und Gesamtenergieverbrauch durch, bei denen Wasserstoff als zusätzlicher Kraftstoff für Benzin in einem Mehrzylinder-Hubkolbenmotor verwendet wurde, um die effiziente magere Reichweite von Benzin (96 Oktan) zu erweitern. Es wurde ein 7,4-Liter-Motor verwendet. Ihre Forschung hat insbesondere gezeigt, dass die höhere Flammengeschwindigkeit von Wasserstoff (Browns oder HHO Gas) dafür verantwortlich ist, dass der effiziente magere Betriebsbereich eines Benzinmotors erweitert werden kann.

Die Verbrennung mit magerem Gemischverhältnis in Verbrennungsmotoren kann aus mehreren Gründen zu geringen Emissionen und einem höheren thermischen Wirkungsgrad führen. Erstens oxidiert überschüssiger Sauerstoff in der Ladung unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid weiter. Zweitens senkt überschüssiger Sauerstoff die Spitzenverbrennungstemperaturen, was die Bildung von Stickoxiden hemmt. Drittens erhöhen die niedrigeren Verbrennungstemperaturen das Gemisch-spezifische Wärmeverhältnis, indem sie die Nettodissoziationsverluste verringern. Viertens steigt mit zunehmendem spezifischen Wärmeverhältnis auch der thermische Wirkungsgrad des Zyklus, was zu einer besseren Kraftstoffökonomie führt.

KLICKEN SIE HIER für den Link zum vollständigen NASA-Bericht


2002

Untersuchungen aus dem Jahr 2002 zeigen, dass “die Zugabe von Wasserstoff zu Erdgas die Verbrennungsrate erhöht und die magere Verbrennungsgrenze verlängert”. Es wurde auch der Schluss gezogen, dass “Wasserstoffzugabe die HC-Emissionen senkt” und bei richtig “verzögertem Zündzeitpunkt” auch die NOx-Emissionen reduziert.
Weitere Forschungen im Jahr 2002 erzielten Ergebnisse, die “eine Reduzierung der NOx- und CO2-Emissionen” zeigten, indem ein integrierter Wasserstoffreformer modelliert und “die Effizienz variiert” wurde. Die Forschung war speziell eine “numerische Untersuchung”, die durchgeführt wurde, um “die Leistung, die Abgasemissionen und den Kraftstoffverbrauch eines kleinen Mehrventil-Ottomotors mit Wasserstoffanreicherung vorauszusehen”.


2003

Im Jahr 2003 zeigte Tsolakis von der Alabama University of Birmingham, dass “ein teilweiser Ersatz des Kohlenwasserstoffkraftstoffs durch Wasserstoff in Kombination mit AGR zu einer gleichzeitigen Reduzierung der Rauch- und Stickoxidemissionen (NOx) führte, ohne den Motorwirkungsgrad wesentlich zu verändern”. Ähnliche Ergebnisse wurden von einem Team von Wissenschaftlern der Zhejiang-Universität in China vorgelegt, das feststellte, dass “eine geringe Menge Wasserstoff, die dem Benzin-Luft-Gemisch zugesetzt wird, die Entflammbarkeit des Gemisches erhöhen kann … die Wirtschaftlichkeit und die Emissionen von Motoren verbessern”. .


2004

Die Testergebnisse von 2004 zeigen, “dass das H2-reiche Reformatgas ein ausgezeichnetes NOx-Reduktionsmittel war und Rohdiesel als Reduktionsmittel in einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen übertreffen kann”. Dies bezieht sich auf Dieselkraftstoff, der im Überschuss als Reduktionsmittel verwendet wird, um die Verbrennungsreaktion zu kühlen, was tatsächlich eine mildernde Wirkung auf die NOx-Produktion hat.

Im Jahr 2004 wurden Untersuchungen durchgeführt, die zu dem Schluss kamen, dass ein “mit Benzin und wasserstoffreichem Reformatgas betriebenes SI-Motorsystem” nachgewiesen wurde, um eine “dramatische Reduzierung der Schadstoffemissionen” zu erreichen. Dies wurde durch “Ausweitung des AGR-Betriebs” zusätzlich zum Verbrauch von “benzin- und wasserstoffreichem Reformat” erreicht. Die Emissionsergebnisse zeigen, dass “sowohl HC-Emissionen als auch NOx-Emissionen auf nahe Null reduziert werden könnten”. Insgesamt wurde während des “FTP-Testzyklus” eine Reduzierung der CO2-Emissionen um 3,5% erreicht. Die Untersuchung kam auch zu dem Schluss, dass das Abgasnachbehandlungssystem vereinfacht werden kann, “was zu einer Kostenreduzierung für die Katalysatoren führt”.

2006

Anwendung des wasserstoffunterstützten Magerbetriebs auf erdgasbetriebene Hubkolbenmotoren (HALO)

Zwei zentrale Herausforderungen für Erdgasmotoren, die für Kraft-Wärme-Kopplungszwecke eingesetzt werden, sind die Lebensdauer der Zündkerzen und die hohen NOx-Emissionen. Mit dem HALO (Hydrogen Assisted Lean Operation) werden diese beiden Hauptprobleme gleichzeitig behoben. Wie in diesem Projekt gezeigt, ermöglicht der HALO-Betrieb einen stabilen Motorbetrieb bei extrem mageren Bedingungen (relative Luft / Kraftstoff-Verhältnisse von 2), wodurch die NOx-Produktion praktisch eliminiert wird. Es wurden NOx-Werte von 10 ppm (0,07 g / PS-h NO) für eine 8% ige (LHV H2 / LHV CH4) Ergänzung bei einem Abgas-O2-Gehalt von 10% nachgewiesen, was einer Reduzierung der NOx-Emissionen um 98% im Vergleich zum magersten nicht ergänzten Betrieb entspricht Bedingung. Die Reduzierung der Funkenzündungsenergie (die die Lebensdauer des Zündsystems verlängert) wurde bei einem Sauerstoffgehalt von 9% durchgeführt, was zu einem NOx-Emissionsniveau von 28 ppm (0,13 g / PS-h NO) führte. Die Prüfung der Funkenzündungsenergie ergab, dass die Funkenenergie mit 13% (LHV H2 / LHV CH4) Wasserstoffergänzung um 22% (von 151 mJ, die der Spule zugeführt werden) und mit 17% Wasserstoffergänzung um 27% reduziert werden konnte Keine meldepflichtige Auswirkung auf die NOx-Emissionen unter diesen Bedingungen und bei stabiler Motordrehmomentabgabe. Ein weiteres wichtiges Ergebnis ist, dass gezeigt wurde, dass die Verbrennungsdauer nur eine Funktion der Wasserstoffergänzung ist, nicht eine Funktion der Zündenergie (bis zur Zündfähigkeit
Grenze wurde erreicht). Der nächste logische Schritt, der sich aus diesen vielversprechenden Ergebnissen ergibt, besteht darin, zu sehen, inwieweit sich die Reduzierung der Funkenenergie in einer Verlängerung der Lebensdauer der Zündkerzen niederschlägt, die durch Haltbarkeitstests erreicht werden kann.


2008

Zentrum für nachhaltige Energie, School of Advanced Manufacturing und Maschinenbau, Universität von Südaustralien, Mawson Lakes, SA 5095, Australien

Die Verwendung von Wasserstoff als Additiv zur Verbesserung der Leistung herkömmlicher Dieselmotoren wurde von mehreren Forschern untersucht, und die Ergebnisse sind sehr vielversprechend. Die mit der Herstellung und Speicherung von reinem Wasserstoff verbundenen Probleme begrenzen jedoch derzeit die Anwendung von reinem Wasserstoff im Betrieb von Dieselmotoren. Der integrierte Wasserstoff-Sauerstoff-Generator, der durch Elektrolyse von Wasser ein H2 / O2-Gemisch erzeugt, hat ein erhebliches Potenzial, diese Probleme zu überwinden. Dieses Papier konzentriert sich auf die Bewertung der Leistungssteigerung eines herkömmlichen Dieselmotors durch Zugabe eines H2 / O2-Gemisches, das durch Wasserelektrolyse erzeugt wird. Die experimentellen Arbeiten wurden unter konstanter Geschwindigkeit mit variierender Beladung und Menge des H2 / O2-Gemisches durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Verwendung von 4,84%, 6,06% und 6,12% des gesamten Dieseläquivalents des H2 / O2-Gemisches der thermische Wirkungsgrad der Bremse von 32,0% auf 34,6%, 32,9% auf 35,8% und 34,7% auf 36,3% bei 19 kW, 22 stieg kW bzw. 28 kW. Dies führte zu Kraftstoffeinsparungen von 15,07%, 15,16% und 14,96%. Die Emissionen von HC, CO2 und CO nahmen ab, während die NOx-Emissionen zunahmen.

2016

Effect of Zugabe von Hydroxygas (HHO) zu Leistung und Abgasemissionen in Selbstzündungsmotoren
Ali Can Yilmaz, Erinç Uludamar, Kadir Aydin,

Fakultät für Maschinenbau, Universität Çukurova, 01330 Adana, Türkei

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