Изследователи от Югозападния изследователски институт (SwRI) в САЩ успешно разработиха оптимизиран двигател с водородно гориво, подходящ за търговски превозни средства със средна товароносимост. Като вид двигател с вътрешно горене (ДВГ), той функционира много по-скоро като дизелов двигател, отколкото по-ранните водородни двигатели.

С други думи, това не е нов вид двигател с горивни клетки, а по-скоро изгаря водород в цилиндрите чрез искрово запалване. Точно като бензиновия двигател, новият двигател генерира механична тяга чрез бутала.

„Освен десетилетия на разработване на двигатели за средно и тежкотоварни превозни средства, SwRI притежава един от най-богатите опит в света в разработването и тестването на H2-ICE за вътрешни изследвания, клиенти и демонстрации в индустрията. Двигателят беше проектиран, конструиран и подложен на строги изпитания в SwRI, за да се гарантират ефективността и производителността му.“

заяви Д-р Цилонг Лу, програмен мениджър в отдела за инженерство на задвижващи системи на SwRI и един от ръководителите на този проект Водороден двигател с въртящ момент, подобен на този при дизеловите

„Започнахме от едноцилиндров двигател, като се съсредоточихме върху оптимизирането на стратегиите за изгаряне и впръскване. Оттам нататък екипът ни усили усилията си за разработване на пълноценен многоцилиндров двигател, като се справи с ключови предизвикателства като преждевременно запалване, стабилност на изгарянето и цялостна системна интеграция.“

сподели Лу

Привлекателността се състои в това, че водородът не съдържа въглерод, така че при изгарянето му се получава вода, а не въглероден диоксид. Това също така позволява на производителите да запазят голяма част от познатата екосистема на двигателите с вътрешно горене: двигатели, трансмисии, производствено оборудване, знания за обслужване и вериги за доставки.

Екипът успя също така да постигне въртящ момент, подобен на този при дизеловите двигатели, при новия водороден ДВГ, като използва турбокомпресор, който нагнетява повече въздух в двигателя. Това му позволява да изгаря повече водород и да генерира силния въртящ момент при ниски обороти, необходим за придвижването на натоварени камиони.

Новият двигател се отличава и с подобрен въздушен поток, благодарение на иновативната геометрия на всмукателните отвори, която позволява на водорода да гори много по-бързо от бензина и изисква различно движение на въздуха вътре в цилиндъра. Двигателят разполага също така с по-големи всмукателни клапани и инжектори, специално предназначени за водород, за да се осигури оптимално смесване на горивото с въздуха в цилиндрите. Освен това той използва специален софтуер и калибрирания за прецизно управление на впръскването, запалването, налягането на турбокомпресора и въздушно-горивната смес.

Друга пречка, която е трябвало да преодолеят, е безопасността. Горещите повърхности на двигателя или остатъчните газове могат да възпламенят водорода преди запалването на искрата, което води до детонация, загуба на мощност или потенциално увреждане на двигателя.

Ниски емисии, но не нулеви

По отношение на емисиите двигателят произвежда това, което екипът описва като „почти нулеви емисии на CO₂ от ауспуха“. Макар това да е вярно по отношение на самия двигател, начинът, по който се произвежда водородът като гориво има значение в този случай. Ако се произвежда от природен газ, а не от възобновяема електроенергия, нивото на CO₂ може да остане високо, като се имат предвид всички фактори. Освен това изгарянето на водород все още може да води до образуване на азотни оксиди (NOx), тъй като при изгарянето азотът и кислородът от въздуха се нагряват до много високи температури.

Следователно това не е буквално двигател с нулеви емисии и може да изисква внимателен контрол на изгарянето и последваща обработка на отработените газове.