موتور‌های احتراق داخلی هیدروژنی چگونه عمل میکنند؟!

به گزارش مجله خبری نگار/عصر خودرو،موتور‌های احتراق داخلی هیدروژنی (H₂ICE) با استفاده از سوخت هیدروژن، عملکردی شبیه به پیشرانه‌های بنزینی دارند، اما با این تفاوت که دی‌اکسید کربن تولید نمی‌کنند. این موتور‌ها می‌توانند در حالت ultra-lean کار کنند، این یعنی نسبت هوا به سوخت بسیار بالا بوده و همین باعث کاهش قابل توجه تولید اکسید‌های نیتروژن یا NOₓ می‌شود. از طرفی هیدروژن عدد اکتان بالایی دارد که اجازه استفاده از نسبت تراکم بالاتر و تکنولوژی‌هایی مانند توربوشارژر را می‌دهد، در نتیجه راندمان و قدرت موتور افزایش پیدا می‌کند.

البته باید گفت چالش‌های زیادی هم وجود دارند. هرچند احتراق هیدروژن دی‌اکسید کربن تولید نمی‌کند، اما در دما‌های بالا ممکن است باعث تشکیل NOₓ شود که یکی از آلاینده‌های مهم هوا است. برای مقابله با این مشکل هم نیاز به استفاده از سیستم‌هایی مثل بازچرخانی گاز اگزوز یا به اختصار EGR و البته کنترل دقیق نسبت سوخت به هوا وجود دارد. مشکل بعدی تولید هیدروژن است، چون بیشتر هیدروژن فعلی از منابع فسیلی مثل گاز طبیعی به دست می‌آید و تولید آن به شکل پاک و اقتصادی مثلا از طریق الکترولیز با انرژی تجدیدپذیر هنوز در مقیاس گسترده عملی نشده است.

کاربرد‌های اصلی H₂ICE در حال حاضر بیشتر در کامیون ها، اتوبوس‌ها و وسایل نقلیه صنعتی دیده می‌شود. این پیشرانه‌های هیدروژنی می‌توانند بدون نیاز به زیرساخت جدید سوخت گیری گسترده از پمپ‌های مشابه گاز طبیعی فشرده استفاده کنند. هرچند خودرو‌های الکتریکی نقش کلیدی در آینده حمل و نقل دارند، اما موتور‌های احتراق داخلی هیدروژنی می‌توانند یک گزینه مکمل و مفید مخصوصا در شرایط و بخش‌های خاص باشند. در صورتی که تولید هیدروژن سبز مقرون به صرفه شود و چالش‌های فنی هم حل شوند، این تکنولوژی می‌تواند آینده‌ای روشن داشته باشد.

چند برند خودرسازی مشهور در بخش توسعه موتور‌های احتراق داخلی هیدروژنی یا Hydrogen ICE فعالیت می‌کنند که مهم‌ترین آنها تویوتا است. این شرکت با ساخت نسخه هیدروژنی از مدل‌هایی مثل GR Corolla و شرکت در مسابقات استقامت رانندگی ژاپن به دنبال اثبات قابلیت‌های هیدروژن به‌عنوان یک سوخت پاک و هیجان‌انگیز است. تویوتا تاکید می‌کند که موتور‌های هیدروژنی می‌توانند همان حس رانندگی پرهیجان موتور‌های بنزینی را منتقل کنند بدون اینکه آلایندگی داشته باشند.

شرکت Bosch هم به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تامین کنندگان قطعات خودرو جهان در این مسیر سرمایه گذاری کرده است این شرکت باور دارد که می‌تواند با استفاده از تکنولوژی‌های موجود، موتور‌های احتراقی را برای مصرف هیدروژن تطبیق دهد و در صنایع حمل و نقل سنگین مثل کامیون‌ها و اتوبوس‌ها نقشی کلیدی در کاهش گاز‌های گلخانه‌ای ایفا کند.

کمپانی Cummins که در تولید پیشرانه‌های دیزلی شهرت دارد، حالا به سمت هیدروژن رفته و چند نمونه از موتور‌های احتراق هیدروژنی را توسعه داده است. هدف این شرکت استفاده از پلتفرم پیشرانه‌های موجود است تا زمان و هزینه توسعه کمتر شده و همزمان عملکرد موتور‌ها بالا و انتشار آلایندگی کاهش پیدا کند.

کمپانی Volvo Trucks هم از طریق همکاری با شرکت Westport Fuel Systems وارد این صنعت شده و یک پروژه مشترک به نام Cespira را شروع کرده است که روی موتور‌های هیدروژنی برای کامیون‌های سنگین تمرکز دارد. هدف ولوو توسعه یک راه حل عملی است که بتواند با حفظ قدرت و برد بالا، آلایندگی را به شدت کاهش و جایگزینی مناسب برای دیزل در ناوگان حمل و نقل سنگین ارائه دهد.

سرمایه گذاری و تلاش این شرکت‌ها نشان از این است که موتور‌های احتراقی با سوخت متفاوت و سازگار با محیط زیست مثل هیدروژن هنوز هم می‌توانند در آینده حمل و نقل نقش کلیدی داشته باشند.