Động cơ nhiên liệu hydro: Bao giờ khả thi?

Minh Long

Cho đến nay, hydro vẫn đang phải vật lộn để đáp ứng lời hứa ban đầu là một loại nhiên liệu vận tải của tương lai.

Một khách hàng đổ đầy hydro vào ô tô tại một trạm tiếp nhiên liệu TrueZero ở Mill Valley, California. Bang này đang chi hơn 2,5 tỷ USD trong quỹ năng lượng sạch để đẩy nhanh doanh số bán xe chạy bằng hydro và pin. Con số đó bao gồm 900 triệu USD dành để hoàn thành 200 trạm hydro và 250.000 trạm sạc vào năm 2025.
Một khách hàng đổ đầy hydro vào ô tô tại một trạm tiếp nhiên liệu TrueZero ở Mill Valley, California. Bang này đang chi hơn 2,5 tỷ USD trong quỹ năng lượng sạch để đẩy nhanh doanh số bán xe chạy bằng hydro và pin. Con số đó bao gồm 900 triệu USD dành để hoàn thành 200 trạm hydro và 250.000 trạm sạc vào năm 2025.

Việc sử dụng hydro trong pin nhiên liệu hydro để tạo ra điện không phát thải vẫn có tiềm năng rất lớn, nhưng động lực phát triển dường như có dấu hiệu chững lại. Tuy nhiên, sự quan tâm của các nhà phát triển vẫn còn đó. Một ví dụ cho thấy điều này đó là việc Toyota phát triển động cơ xe đua 3 xi-lanh chạy bằng hydro được lấy từ GR Yaris và được sử dụng để cung cấp năng lượng cho chiếc Corolla Sport được phát triển đặc biệt tham gia giải Fuji 24 Hours.

Mặc dù hydro là nhiên liệu sạch so với xăng hoặc dầu diesel, nó chỉ hoàn toàn không phát thải khi được chuyển đổi trong hệ thống pin nhiên liệu để tạo ra điện. Khi bị đốt cháy trong động cơ đốt trong, nó không hoàn toàn như vậy mặc dù không tạo ra hydrocacbon (HC), cacbon monoxit (CO) hoặc CO2, oxit nitơ (NOx) chưa cháy.

Không khí có 78% nitơ, trong quá trình đốt cháy, nó bị oxy hóa để tạo ra NOx độc hại nhưng mức độ bao nhiêu phụ thuộc vào mức độ nóng của các thứ trong buồng đốt và đó là nơi động cơ hydro có thể có lợi thế.

Hydro ít phức tạp hơn nhiều so với xăng hoặc dầu diesel khi hòa trộn, đốt cháy hoàn toàn và hiệu quả trong một phạm vi tỷ lệ không khí-nhiên liệu rộng hơn nhiều. Do đó, động cơ hydro có thể chạy rất nhẹ (nhiều không khí hơn, ít nhiên liệu hơn) và vẫn tạo ra mức NOx từ động cơ thấp hơn nhiều so với động cơ xăng hoặc diesel. Lượng khí thải từ ống xả có thể được giảm xuống mức nhỏ nhất bằng cách sử dụng công nghệ phát thải khí thải hiện có.

Mặc dù hydro mang một lượng năng lượng cao theo trọng lượng, nhưng nó ít đậm đặc hơn nhiều so với nhiên liệu lỏng, vì vậy động cơ có cổng nạp, trong đó nhiên liệu được đưa vào ống đầu vào và trộn với không khí bên ngoài xi lanh, tạo ra ít năng lượng hơn đáng kể khi chạy bằng hydro hơn họ làm với xăng. Hệ thống phun trực tiếp cải thiện các vấn đề và kết hợp với tăng áp biến đổi hình học, làm cho động cơ đốt cháy nhiên liệu hydro trở nên khả thi hơn.

Động cơ nhiên liệu hydro: Bao giờ khả thi? - Ảnh 1

Tuy nhiên, vẫn có một sự đánh đổi đằng sau đó. Động cơ hydro tăng áp phun nhiên liệu trực tiếp hiện đại có thể tạo ra nhiều công suất hơn so với động cơ xăng tương đương bằng cách tăng tỷ lệ hydro trong hỗn hợp nhiên liệu -không khí, nhưng mức NOx tăng lên. Nếu không, động cơ hydro về cơ bản là động cơ xăng đã được sửa đổi, ở dạng sản xuất, sẽ có một số thành phần mạnh hơn và hệ thống phun trực tiếp hydro.

Hydro có thể được lưu trữ trong cùng một bình khí nén 700 bar đã được kiểm chứng tốt được sử dụng trong các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu.

Các chương trình nghiên cứu gần đây cho thấy, có khả năng thực sự là chạy các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong hầu như không có khí thải bằng cách sử dụng công nghệ phù hợp với xe hạng nặng cũng như xe chở khách.

Đơn cử là Đại học Công nghệ Graz kết hợp với Bosch đã tạo ra một số kết quả đáng khích lệ với động cơ tăng áp đánh lửa 2.0 lít đang dẫn đầu chương trình nghiên cứu về động cơ hydro cho xe hạng nặng.

Với sự gần gũi trong công nghệ và sản xuất hiện có, việc đốt cháy lượng khí dồi dào, nhẹ hơn không khí này có thể mang lại bước đệm hữu ích cho quá trình điện khí hóa hoàn toàn và cũng khuyến khích phát triển mạng lưới hydro cần thiết cho các phương tiện chạy bằng pin nhiên liệu.

Đại học Surrey (Anh) hiện đã phát triển một hệ thống điều khiển vectơ mô-men xoắn có thể tăng hiệu quả của xe điện cũng như cải thiện độ ổn định và cũng ưu tiên tập trung vào một trong hai, tùy thuộc vào điều kiện lái xe. Công trình này là một phần của dự án di chuyển đô thị bằng điện của Liên minh châu Âu trong tương lai.

Theo Autocar

Tin mới

Bao lâu thì nên bôi trơn xích xe máy?

Bao lâu thì nên bôi trơn xích xe máy?

Một sợi xích bẩn và khô sẽ không chỉ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất lái xe, mà còn dẫn đến việc hệ thống truyền động của xe nhanh bị mài mòn.