Argonne، Achates Power زمینه جدیدی را ایجاد می کند و موتور هیدروژنی را برای کربن زدایی خودروهای تجاری دوربرد توسعه می دهد.

اخبار – موتور پیستون مخالف هیدروژنی می تواند به طور بالقوه به وسایل نقلیه ترانزیت طولانی برقی کند.

موتور پیستونی مخالف که بیش از 100 سال پیش اختراع شد، در طول جنگ جهانی دوم شکوفا شد و زیردریایی ها و ناوهای هواپیمابر را تامین می کرد. با وجود راندمان سوخت فوق‌العاده، موتور هرگز در مقیاس وسیع‌تر عمل نکرد، عمدتاً به دلیل سخت‌تر شدن استانداردهای آلایندگی.

در سال‌های اخیر، فناوری و مهندسی پیشرفته جان تازه‌ای به موتور پیستونی مخالف داده است، زیرا دانشمندان نقش بالقوه آن را در یک سیستم حمل و نقل بدون کربن کشف می‌کنند.

به طور خاص، دانشمندان در آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) با Achates Power، پیشرو در طراحی موتور دو زمانه تراکمی-اشتعال پیستون مخالف، برای توسعه همکاری کردند. انرژی خود را از هیدروژن تامین می کند موتور در درجه اول برای وسایل نقلیه تجاری مسافت طولانی.

هیدروژن ممکن است بهترین سوخت برای حمل و نقل واقعاً پایدار در مسافت های طولانی باشد. نمایش موفقیت‌آمیز احتراق هیدروژن بدون کربن توسط آرگون، گام مهمی در جهت کربن‌زدایی بخش حمل‌ونقل در مسافت متوسط ​​خواهد بود.» – عصام الحانونی، مهندس ارشد Argonne

عصام الحانونی، مهندس ارشد Argonne، گفت که دانشمندان Argonne اخیراً آزمایش موتور هیدروژنی را در یک نمایش پیشگامانه آغاز کردند که نتایج امیدوارکننده ای به همراه داشت.

الحنونی گفت: “برای اولین بار در آرگون، ما نشان دادیم که یک موتور پیستون مخالف می تواند با هیدروژن کار کند و نیرو تولید کند.” ما در مراحل اولیه هستیم، اما آزمایش داده‌های مورد نیاز برای ایجاد تغییرات در رژیم احتراق یا سایر بخش‌های موتور برای بهبود عملکرد را فراهم می‌کند.»

هیدروژن یک سوخت همه کاره است که می تواند از منابع کم کربن و صفر مانند انرژی باد و خورشید تولید شود. هنگام سوختن دی اکسید کربن منتشر نمی کند.

Argonne که یک رهبر قدیمی در تحقیقات و فناوری هیدروژن است، به طور منحصر به فردی برای این پروژه مناسب است. امکانات تحقیقاتی Argonne شامل یک پلت فرم موتور تک سیلندر با پیستون مخالف با یک محفظه احتراق جدید طراحی و بهینه شده برای تحقیقات موتورهای متوسط ​​و سنگین است. امکانات همچنین شامل یک سیستم تحویل و ذخیره هیدروژن است.

این پروژه بر اساس رابطه دیرینه بین Argonne و Achates است. لارنس فروم، معاون اجرایی و مدیر ارشد بازرگانی شرکت Achates Power گفت: این سرمایه گذاری اولین بار است که Achates هیدروژن را روی موتور خود آزمایش می کند.

فروم گفت: «در گذار از سوخت‌های فسیلی، تمرکز فزاینده‌ای بر توسعه و بهبود احتراق هیدروژن به طور کلی و احتراق هیدروژن در موتورهای پیستونی مخالف به طور خاص وجود دارد. “در مشارکت با Argonne، ما می توانیم برخی از مفاهیم احتراق توسعه یافته در Achates را بررسی کنیم. ما ممکن است بر اساس داده های تولید شده در طول آزمایش اصلاحاتی انجام دهیم. هدف ما توسعه یک موتور پیستون مخالف با سوخت هیدروژن کارآمد و مقرون به صرفه است که می تواند برای صنعت حمل و نقل تحول ایجاد کند.

“این یک ایده کاملا جدید نیست. اما فن‌آوری‌های اخیر مانند کنترل‌های الکترونیکی، تزریق سوخت الکترونیکی و حسگرهایی که بازخورد حیاتی را ارائه می‌دهند، می‌توانند برای بهبود موتورهای پیستونی مخالف امروزی به کار روند. موتور پیستونی رفت و برگشتی پتانسیل زیادی برای کربن زدایی با کارکردن با سوخت هیدروژن دارد.

موتورهای هیدروژنی باعث کاهش قدرت، کارایی و صرفه جویی در هزینه می شوند

موتور پیشرفته پیستون مخالف مزایای زیادی برای سوزاندن هیدروژن نسبت به موتورهای معمولی دارد. یکی از مزیت های آن سادگی طراحی است. معماری نوآورانه پیستون که توسط Achates Power کامل شده است، دو پیستون را در یک سیلندر در حال حرکت در مقابل یکدیگر قرار می دهد. این طراحی سرسیلندرها را که عامل اصلی اتلاف حرارت و ناکارآمدی در موتورهای معمولی است، حذف می کند.

الحانونی گفت: «این مهم است زیرا سوخت هیدروژن واکنش پذیری بالا و انرژی اشتعال کم دارد.

چرخه احتراق موتور دو زمانه دو برابر بیشتر از یک موتور چهار زمانه استاندارد در هر چرخش میل لنگ ضربات نیرو ایجاد می کند. بنابراین، قدرت بیشتری را ارائه می دهد. موتور همچنین سبک تر، ارزان تر و ساخت آسان تر است.

خودروهای الکتریکی (EVs) بر بازار حمل و نقل بدون کربن برای خودروها تسلط دارند. موتور پیستون مخالف هیدروژنی می تواند جایگاه منحصر به فردی را در تامین انرژی خودروهای برقی که مسافت های طولانی را طی می کنند پر کند.

الحانونی گفت: «هیدروژن ممکن است بهترین سوخت برای حمل و نقل واقعاً پایدار در مسافت های طولانی باشد. نمایش موفقیت‌آمیز احتراق هیدروژن بدون کربن توسط آرگون گام مهمی در جهت کربن‌زدایی بخش حمل‌ونقل در مسافت متوسط ​​خواهد بود.

Achates موتور هیدروژنی خود را برای کامیون های تجاری متوسط ​​تا بزرگ، وسایل نقلیه خارج از جاده برای صنایعی مانند معدن و کشاورزی و خودروهای نظامی هدف قرار داده است.

مدل سازی کامپیوتری به بهینه سازی موتور کمک می کند

آزمایشات آرگون تازه شروع شده است. Achates از داده های احتراق و انتشار تولید شده در طول آزمایش اولیه برای به روز رسانی مدل های کامپیوتری خود استفاده خواهد کرد. هدف اصلاح طراحی موتور و بهبود استراتژی های احتراق است. مهندسان Achates از راه دور و در محل در Argonne کار می کنند تا به کالیبراسیون و نظارت موتور کمک کنند.

مینگ هوو، مدیر پروژه Achates، مدل های کامپیوتری و شبیه سازی را برای پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها توسعه می دهد. هوو گفت که تیم Argonne-Achates تازه شروع به بهره برداری از پتانسیل موتور پیستون مخالف هیدروژنی کرده است.

هوو گفت: “هدف ما نشان دادن توانایی یک موتور پیستون مخالف برای کارکردن با هیدروژن و رسیدن به راندمان، چگالی توان و گشتاور موتورهای دیزلی و در عین حال حذف انتشار گازهای گلخانه ای است.”

فروم گفت که تخصص و امکانات پیشرفته Argonne برای عرضه موتور هیدروژنی Achates به بازار بسیار مهم است.

فروم گفت: “Achates بیش از یک دهه با Argonne کار کرده است و آنها شریک کاملی برای این پروژه هستند.” آرگون تجربه گسترده ای در مورد احتراق هیدروژن دارد. و نه تنها در موتورهای پیستونی مخالف، بلکه در موتورهای معمولی. قابلیت های منحصر به فرد و عمق تجربه آرگون برای موفقیت پروژه ضروری است.

پروژه Argonne/Achates از طریق دفتر فناوری‌های وسایل نقلیه DOE، در دفتر بهره‌وری انرژی و انرژی‌های تجدیدپذیر، به عنوان بخشی از بودجه 133 میلیون دلاری DOE برای تحقیقات جدید و نوآورانه در فن‌آوری‌های پیشرفته خودرو تامین شد.

آزمایشگاه ملی آرگون به دنبال راه حلی برای مشکلات مبرم ملی در علم و فناوری است. اولین آزمایشگاه ملی کشور، Argonne، تحقیقات پایه و کاربردی پیشرو را در تقریباً هر رشته علمی انجام می دهد. محققان Argonne از نزدیک با محققین صدها شرکت، دانشگاه و سازمان های فدرال، ایالتی و شهرداری همکاری می کنند تا به آنها کمک کنند تا مشکلات خاص خود را حل کنند، رهبری علمی آمریکا را ارتقا دهند و کشور را برای آینده ای بهتر آماده کنند. با کارکنان بیش از 60 کشور، Argonne توسط مدیریت می شود UChicago Argonne, LLC برای دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده.

دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید https://energy.gov/scence.