Los ingenieros de UNSW Sydney han convertido con éxito un motor diésel para que funcione como un motor híbrido de hidrógeno y diésel, reduciendo las emisiones de CO 2 en más del 85 por ciento en el proceso.
El equipo, dirigido por el profesor Shawn Kook de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Fabricación , dedicó alrededor de 18 meses a desarrollar el sistema de combustible dual de inyección directa de hidrógeno y diésel, lo que significa que los motores diésel existentes pueden funcionar con un 90 % de hidrógeno como combustible.
Los investigadores dicen que cualquier motor diésel utilizado en camiones y equipos eléctricos en las industrias del transporte, la agricultura y la minería podría, en última instancia, adaptarse al nuevo sistema híbrido en solo un par de meses.
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Y en un artículo publicado en el International Journal of Hydrogen Energy , el equipo del Prof. Kook muestra que el uso de su sistema de inyección de hidrógeno patentado reduce las emisiones de CO 2 a solo 90 g/kWh, un 85,9 % por debajo de la cantidad producida por el motor diésel.
“Esta nueva tecnología reduce significativamente las emisiones de CO 2 de los motores diésel existentes, por lo que podría desempeñar un papel importante en la reducción de nuestra huella de carbono, especialmente en Australia, con toda nuestra minería, agricultura y otras industrias pesadas donde los motores diésel se utilizan ampliamente”. dice el profesor Kook.
“Hemos demostrado que podemos tomar esos motores diesel existentes y convertirlos en motores más limpios que queman combustible de hidrógeno.
“Poder adaptar motores diésel que ya existen es mucho más rápido que esperar el desarrollo de sistemas de celdas de combustible completamente nuevos que podrían no estar disponibles comercialmente a mayor escala durante al menos una década.
“Con el problema de las emisiones de carbono y el cambio climático, necesitamos algunas soluciones más inmediatas para abordar el problema de tantos motores diésel actualmente en uso”.
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| Los coches diésel se pueden convertir en limpios motores de hidrógeno |
Inyección directa de hidrógeno a alta presión
La solución del equipo de la UNSW al problema mantiene la inyección diésel original en el motor, pero agrega una inyección de combustible de hidrógeno directamente en el cilindro.
La investigación colaborativa, realizada con el Dr. Shaun Chan y el profesor Evatt Hawkes , encontró que la inyección directa de hidrógeno sincronizada específicamente controla la condición de la mezcla dentro del cilindro del motor, lo que resuelve las emisiones dañinas de óxido de nitrógeno que han sido un obstáculo importante para la comercialización de motores de hidrógeno.
“Si solo pones hidrógeno en el motor y dejas que todo se mezcle, obtendrás una gran cantidad de emisiones de óxido de nitrógeno (NO x ), que es una causa importante de la contaminación del aire y la lluvia ácida”, dice el profesor Kook.
"Pero hemos demostrado en nuestro sistema que si lo hace estratificado, es decir, en algunas áreas hay más hidrógeno y en otras hay menos hidrógeno, entonces podemos reducir las emisiones de NOx por debajo de las de un motor puramente diésel".
Es importante destacar que el nuevo sistema de combustible dual de inyección directa de hidrógeno-diésel no requiere hidrógeno de pureza extremadamente alta, que debe usarse en sistemas alternativos de celdas de combustible de hidrógeno y es más costoso de producir.
Y en comparación con los motores diésel existentes, se ha demostrado una mejora de la eficiencia de más del 26 por ciento en el híbrido diésel-hidrógeno.
Esa eficiencia mejorada se logra mediante el control independiente de la sincronización de la inyección directa de hidrógeno, así como la sincronización de la inyección diésel, lo que permite un control total de los modos de combustión: combustión de hidrógeno premezclado o controlado por mezcla.
El equipo de investigación espera poder comercializar el nuevo sistema en los próximos 12 a 24 meses y desea consultar con posibles inversores.
Dicen que el uso potencial más inmediato de la nueva tecnología se encuentra en lugares industriales donde ya existen líneas permanentes de suministro de combustible de hidrógeno.
Eso incluye sitios mineros, donde los estudios han demostrado que alrededor del 30 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero son causadas por el uso de motores diesel, principalmente en vehículos mineros y generadores de energía.
Y actualmente se estima que el mercado australiano de generadores de energía solo diésel tiene un valor de alrededor de $ 765 millones.
“En los sitios mineros, donde se canaliza el hidrógeno, podemos convertir los motores diésel existentes que se utilizan para generar energía”, dice el Prof. Kook.
“En términos de aplicaciones en las que el combustible de hidrógeno debería almacenarse y moverse, por ejemplo, en un motor de camión que actualmente funciona exclusivamente con diésel, también necesitaríamos implementar un sistema de almacenamiento de hidrógeno para integrarlo en nuestro sistema de inyección.
"Creo que la tecnología general con respecto al almacenamiento móvil de hidrógeno debe desarrollarse más porque en este momento es todo un desafío"
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