Nhiên liệu bền vững cho động cơ đốt trong tương lai

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) đã chứng minh được, nếu trộn amoniac với một lượng nhỏ dimethyl ether (DME) sẽ tạo ra một loại nhiên liệu lỏng, cháy ở nhiệt độ thấp tương tự như xăng.

Nhóm nhà khoa học thuộc KAUST nghiên cứu thử nghiệm hỗn hợp nhiên liệu amoniac - DME

Sự phát triển loại nhiên liệu như vậy có thể cung cấp một lựa chọn khác ngoài ô tô điện, cung cấp năng lượng "sạch" cho ngành giao thông vận tải. Chi tiết công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Năng lượng Tái tạo.

Những nghiên cứu về công nghệ nhiên liệu sạch hiện đang tập trung vào hydro xanh, nhưng khí hydro siêu nhẹ có những khó khăn về lưu trữ và vận chuyển để sử dụng làm nhiên liệu cho các phương tiện vận tải.

Kết hợp hydro với nitơ tạo ra amoniac, chất khí này được hóa lỏng ở áp suất chỉ 8 bar tạo ra nhiên liệu không carbon đậm đặc về năng lượng. TS Binod Raj Giri, chủ nhiệm nghiên cứu cho biết, amoniac là nhiên liệu có triển vọng đạt mức không khí thải carbon, nhưng những đặc điểm nhất định của amoniac cản trở ứng dụng trực tiếp trong các động cơ đốt trong.

Amoniac tinh khiết có nhiệt độ tự cháy cao và giới hạn bốc cháy hẹp, nhưng các tính chất cháy có thể được thay đổi bằng giải pháp trộn vật chất với nhiên liệu thứ cấp. Mục tiêu chính là tìm ra chất xúc tiến cháy tối ưu, mang lại những tính chất cháy hiệu quả cao, điểm cháy hiệu suất cao, giảm phát thải khí nhà kính đồng thời tỷ lệ chất xúc tiến cháy phải nhỏ nhất có thể.

Nhóm nghiên cứu phát hiện được, DME là một trong những chất có thể tạo thành hỗn hợp với những đặc tính cháy tốt nhất. Hỗn hợp amoniac và DME cháy sạch với nhiệt độ tự cháy thấp hơn nhiều so với amoniac, được sản xuất trong một chu trình bền vững không carbon.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh, DME có thể làm thay đổi các tính chất đốt cháy của amoniac tốt hơn, sự pha trộn thích hợp sẽ tạo ra loại nhiên liệu đầy hứa hẹn đạt được mức phát thải carbon ròng bằng 0. Một hỗn hợp 18% DME trong amoniac có những tính chất cháy ở nhiệt độ thấp tương tự nhiên liệu xăng.

Sự pha trộn đặc biệt này có thể phù hợp cho động cơ đánh lửa điện chạy khí amoniac. Sự pha trộn với nồng độ DME cao hơn có thể phù hợp cho các động cơ đánh lửa nén khí amoniac, dù tính không ổn định của ngọn lửa đòi hỏi phải nghiên cứu bổ sung khi hỗn hợp amoniac - DME hàm lượng cao trong môi trường áp suất nén cao.

Nhóm nghiên cứu đang phát triển mô hình động học hóa học của quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu amoniac-DME trên cơ sở những thử nghiệm. Mô hình động học hóa học được sử dụng để tối ưu hóa sự tương tác giữa nhiên liệu và động cơ nhằm thiết kế các động cơ đốt trong tương lai (ICE) với hiệu quả cao, không phát thải CO2. Nhóm cũng đang nghiên cứu sự pha trộn của amoniac với các chất phụ gia khác như hydro, metan, propen, đimetyl ete, dietyl ete và đimetoxy metan.

(Theo khoahocdoisong.vn)