Aprovechamiento del hidrógeno

May 30, 2023

Un nuevo diseño del sistema de inyección de gas ha hecho posible inyectar hidrógeno directamente en la cámara de combustión de un vehículo.

Como todos los motores de combustión interna (ICE), los motores de hidrógeno de cero emisiones requieren un sistema de formación de mezcla para medir el combustible, en este caso gas hidrógeno. Actualmente, el enfoque más prometedor es un sistema de inyección directa a baja presión (LP-DI), que inyecta el combustible directamente en la cámara de combustión del motor. Si solo se permite que la inyección comience después de que se hayan cerrado las válvulas de admisión, se puede evitar el desplazamiento de aire no deseado y se puede aumentar el par en aproximadamente un 20 % con la misma presión de sobrealimentación de los sistemas de inyección de conducto simples.

Sin embargo, la baja densidad del hidrógeno requiere secciones transversales de apertura comparativamente grandes para inyectar el gas en la cámara de combustión en el intervalo de tiempo disponible, y actualmente no hay inyectores LP-DI producidos en masa que puedan cumplir con las especificaciones requeridas a largo plazo. .

Dirigido por el profesor Karsten Wittek, investigadores delUniversidad de Ciencias Aplicadas de Heilbronnbuscan cambiar esto, habiendo desarrollado un novedoso sistema LP-DI para combustibles gaseosos que permite inyectar hidrógeno directamente en la cámara de combustión.

"Usar hidrógeno como fuente de energía en un vehículo tiene la ventaja sobre una batería de que el vehículo se puede repostar mucho más rápido de lo que se puede cargar una batería", dice Wittek. "El ICE alimentado con hidrógeno es un poco menos eficiente que un sistema de celda de combustible, pero un vehículo ICE es mucho menos complejo y menos costoso que un vehículo de celda de combustible, y es el sistema más robusto".

El diseño se basa en una boquilla que se abre hacia adentro con un sello de asiento que se acciona servoneumáticamente y utiliza la energía de presión del gas combustible entrante. El diseño de la geometría del asiento en combinación con materiales cerámicos altamente resistentes al desgaste garantiza el cumplimiento de los exigentes requisitos de vida útil de varias aplicaciones industriales, en particular los grandes motores de vehículos comerciales pesados, maquinaria de construcción y locomotoras.

"En aquellas aplicaciones donde la demanda de energía promedio es alta, la brecha de eficiencia entre el ICE y la celda de combustible se vuelve muy pequeña", explica Wittek. "Los vehículos comerciales pesados ​​a menudo funcionan con una salida de alta potencia, por lo que la celda de combustible no consume mucho menos combustible en comparación con un vehículo ICE alimentado con hidrógeno. Otro punto es que un ICE de hidrógeno puede alcanzar fácilmente la vida útil de un camión diésel actual. motor sin ninguna degradación en la potencia y la eficiencia durante su vida útil. Aún queda por descubrir hasta qué punto los camiones de celdas de combustible y los camiones de batería podrían lograr esto".

Aunque se realizó como un prototipo por ahora, se completaron pruebas exhaustivas en el banco de pruebas de la boquilla de inyección y el banco de pruebas del motor para confirmar que el sistema entregó todas las propiedades funcionales relevantes. Desde entonces, se ha presentado una patente para la invención. Según Wittek, ahora que el sistema de inyección de hidrógeno de su equipo se ha sometido a una primera fase de prototipo, el siguiente paso es llevar a cabo un mayor desarrollo en cooperación con un proveedor de nivel 1 no identificado.

Con respecto a cómo podría implementarse el sistema de manera realista en el futuro, explica: "Los motores diésel existentes de vehículos dentro y fuera de la carretera podrían modernizarse con un esfuerzo moderado, particularmente en lo que respecta a los cambios en el motor. El sistema del tanque de hidrógeno es el mayor problema cuando se moderniza un vehículo En un camión, los tanques de almacenamiento de hidrógeno se montarán detrás de la cabina ".