موتورهای احتراق داخلی با سوخت هیدروژن در کربن زدایی نقش دارند

به طور فزاینده ای محتمل تر می شود که موتور احتراق داخلی (ICE)، که بیش از 100 سال به صنعت حمل ونقل خدمت کرده است، همچنان یک عامل کلیدی در پیگیری کربن زدایی صنعت باشد.

با این حال، سوخت های سوزانده شده در یک موتور ICE باید بدون فسیل شوند و هیدروژن یک کاندیدای پیشرو برای برآورده ، این نیاز است. هیدروژن اغلب با پیل های سوختی مرتبط است، اما ICE هیدروژن (H2-ICE)، مزایای ذاتی نسبت به پیچیدگی پیل های سوختی دارد.

طراحی موتور پایه اشتراک قطعات با موتورهای دیزلی و گاز طبیعی امروزی را برای OEM ها و آشنایی مرتبط با آن را برای کاربران نهایی ارائه می دهد.

بنابراین هزینه ارتقا برای مشتریان خوشایندتر است و ویژگی های عملکرد مشابه دیزلی مرتبط با قدرت و برد را ارائه می دهد. موتورهای H2 سوز همچنین می توانند سطوح بالاتری از ناخالصی های هیدروژن را نسبت به سلول های سوختی تحمل کنند و به قابلیت اطمینان و آرامش خاطر به خصوص در محیط های ،یف می افزایند.

این و سایر ملاحظات مربوط به H2-ICE در طول یک وبینار و موارد مرتبط مورد بحث قرار گرفت کاغذ سفید تولید شده توسط انجمن فناوری موتور.

آلن شفر، مدیر اجرایی انجمن فناوری موتور گفت: «امروز، ما خود را در میانه یک انتقال انرژی می بینیم. از یک سو، ما یک سیستم انرژی داریم که به شدت به سوخت های فسیلی متکی است. از سوی دیگر، ما به سمت سیستمی با کاهش انتشار کربن و سیستم های انرژی که کاملاً به انرژی های تجدیدپذیر متکی هستند کار می کنیم. موتورهای احتراق داخلی به طور منحصر به فردی در هر دوی این دنیاها یک پا دارند.

دکتر Ameya Jo، نگارش مقاله سفید و خطاب به شرکت کنندگان در وبینار، اذعان داشت که هیدروژن نقش کلیدی در کربن زدایی حمل و نقل خواهد داشت.
او گفت: «جا برای نقش همه سوخت ها در کربن زدایی بخش حمل و نقل وجود دارد.  این یک مشکل سخت است و ما مطمئناً به سوخت های جدیدی برای رسیدگی به کربن زدایی نیاز داریم.  ما یک فناوری که مشکل را حل کند، نخواهیم داشت.»
H2-ICE به خوبی در برابر سلول های سوختی و سایر جایگزین های بدون آلایندگی مانند پیشرانه های برقی باطری مقاومت می کند، اما باید بر چالش هایی غلبه کرد.  برای یک، این یک راه حل صرفاً انتشار صفر نیست، حداقل طبق EPA ایالات متحده.  در حالی که H2-ICE هیچ انتشار کربن یا دوده ای تولید نمی کند، آثاری از NOx ایجاد می کند و در هنگام احتراق به دوز کمی از سوخت آزمایشی – معمولاً دیزل – متکی است.
انتشار NOx مرتبط تا حد زیادی می تواند از طریق سیستم های تصفیه پس از ،وجی اگزوز برطرف شود که بی شباهت به سیستم های امروزی در کامیون های دیزلی هستند، البته چنین سیستم هایی ساده تر، زیرا دوده وجود ندارد و سطح NOx در حال حاضر پایین است.
دیمیتری کنسون، معاون مهندسی جه، Tenneco، گفت: «ما یک سیستم تصفیه پس از آن خواهیم داشت که مشابه بسیاری از سیستم هایی است که امروز در جاده ها هستند، اما متن، با محدوده دما، چرخه های کاری و نرخ جری، که از این موتورهای جدید خواهیم دید."
Konson گفت که این امر باعث کاهش انتشار گازهای گلخانه ای به سطوح بسیار پایین می شود و افزود: "ما در اینجا در مورد رقم چهارم اعشار صحبت می کنیم."
در اروپا، استانداردهای وسایل نقلیه بدون آلایندگی اخیراً به سطوحی بازتعریف شده اند که به موتورهای H2-ICE اجازه می دهد چنین شرایطی را داشته باشند.  با این حال، سازمان حفاظت محیط زیست ایالات متحده، در حال حاضر فناوری H2-ICE را مطابق با نام ZEV در نظر نمی گیرد که به آن امکان می دهد ا،امات آینده ZEV یا مشوق های مربوط به خودروهای باتری دار الکتریکی یا سلول سوختی را برآورده کند.
اگر انرژی مورد استفاده برای تولید سوخت تجدیدپذیر باشد، این یک داستان صفر و یک داستان ،وجی صفر (انتشار کربن) است.
جیم نبرگال، کامینز
چالش دیگر، هزینه و در دسترس بودن هیدروژن، به ویژه انواع سبز است.
کمبود جایگاه های سوخت
جیم نبرگال می گوید: «اگر انرژی مصرف شده برای تولید سوخت تجدیدپذیر باشد، این یک داستان خوب به چرخ صفر و یک داستان لوله اگزوز صفر است – بنابراین، کربن صفر در لوله اگزوز و کربن صفر در چاه به چرخ است.» مدیر کل تجارت موتور هیدروژنی با کامینز.
اما حدود 99 درصد هیدروژن تولید شده امروزه از سوخت های فسیلی – معمولاً گاز طبیعی و زغال سنگ – مشتق می شود.  همچنین کمبود جایگاه های سوخت رس، وجود دارد که بتواند کامیون های سنگین را در خود جای دهد، به این م،ی که هیدروژن ممکن است در ابتدا مجبور به حمل و نقل در مسافت های طول، باشد که گران و کربن فشرده است.
کتاب سفید فروم فناوری موتور اشاره می کند که از 1000 ایستگاه سوخت رس، هیدروژنی که امروزه وجود دارد، نزدیک به 60 درصد در چین، ژاپن و کره ج،ی هستند.  تنها 59 ایستگاه ،ده فروشی در ایالات متحده وجود دارد که بیشتر آنها در کالیفرنیا هستند و ا،ر آنها برای وسایل نقلیه مسافربری طراحی شده اند و نمی توانند نیازهای توزیع کامیون های سنگین را برآورده کنند.
تولید هیدروژن به طور قابل توجهی گرانتر از گازوئیل است.  بر اساس گزارش وایت پیپر، و، انرژی ایالات متحده هدفی تعیین کرده است که تا پایان این دهه آن را با قیمت 1 دلار آمریکا به ازای هر کیلوگرم در دسترس قرار دهد و برای این منظور برنامه های تشویقی برای یارانه دادن به تولید هیدروژن سبز از طریق الکترولیز ارائه کرده است.
محدوده ،ن هزینه هیدروژن
با این حال، EPA کمتر خوشبین است و ،ن می زند که هزینه تولید، توزیع، ذخیره و توزیع هیدروژن تا سال 2030 بیشتر از 4 تا 7 دلار آمریکا در هر کیلوگرم باشد.
وایت پیپر پیشنهاد می کند: «در این ،ن ها عدم قطعیت زیادی وجود دارد و گروه های تحقیقاتی دیگری نیز وجود دارند که ،ن های بسیار کمتر و بسیار بالاتری از هزینه ارائه کرده اند.
در حالی که صنعت هنوز دسترسی گسترده ای به هیدروژن سبز مقرون به صرفه ندارد، لوئیز آرنولد، مدیر خط تولید در تولید کننده مواد شیمیایی جانسون متی، به توانایی H2-ICE در مقاومت در برابر ناخالصی هایی اشاره می کند که سلول های سوختی نمی توانند، به این م،ی که آن موتورها می توانند با هر شکلی از هیدروژن سوخت شوند. در حالی که تولید هیدروژن سبز افزایش می یابد.
او با اشاره به طیف رنگ های موجود امروزی گفت: «نکته بزرگ در مورد موتور احتراق هیدروژنی این است که می تواند از هر یک از آنها استفاده کند.»  بنابراین، همانطور که ما به سمت رسیدن به حدا،ر هیدروژن سبز پیش می رویم - هیدروژنی که از برق تجدیدپذیر ایجاد می شود - می تو،م سرمایه گذاری در زیرساخت ها و بازاری را که این تقاضا (هیدروژن) را افزایش می دهد، فعال کنیم.
در حالی که پیل های سوختی هیدروژنی همچنان در برخی از کاربردها پاسخگو خواهند بود، نبرگال کامینز گفت H2-ICE یک "راه حل مکمل" ارائه خواهد کرد.  او افزود: "بسیاری از مردم این را به ،وان رقابت بین پیل سوختی و موتور می دانند، اما آنها کاملا مکمل یکدیگر هستند."
مقاله سفید نتیجه گرفت: «هیچ راه حل گلوله نقره ای برای کربن زدایی همه بخش ها وجود ندارد» و «H2-ICE نقش کلیدی در انتقال از سوخت های فسیلی ایفا خواهد کرد».