Amoniako energijos panaudojimo perspektyvos
Automobilių pramonė yra antra pagal dydį pramonė pasaulyje po naftos chemijos pramonės. Tradicinio kuro transporto priemonės ne tik sunaudoja daug neatsinaujinančių naftos išteklių, bet ir sukelia didelę aplinkos taršą bei šiltnamio efektą. Atsižvelgiant į pasaulines problemas, susijusias su iškastinio kuro išeikvojimu ir augančiomis naftos kainomis, taip pat dėl automobilių išmetamųjų dujų daromos žalos žmogaus ekologinei aplinkai, mažai-anglies išskiriančios atsinaujinančios švarios energijos plėtra ir spartesnis naujų energiją naudojančių transporto priemonių populiarinimas yra neišvengiama tvarios visos automobilių pramonės plėtros tendencija.
Vandenilis jau seniai laikomas idealiausiu švarios energijos šaltiniu ir yra pagrindinis daugelio šalių energetikos plėtros strategijų tyrimo objektas. Vandenilio kaloringumas masės vienetui yra didelis, maždaug tris kartus didesnis nei benzino; degimo produktas daugiausia yra vanduo, kuris ne{1}}teršia aplinką ir gali būti perdirbamas. Tačiau vandenilį suskystinti nėra lengva, sandėliavimo ir transportavimo sąlygos bei kaina yra didelė; lengvai sprogsta, mažas saugumas; kadangi degalų taikymui reikia didelio masto vandenilio degalinių statybų, investuojant didžiules lėšas ir kitos pagrindinės problemos dar neišspręstos, o plataus masto vandenilio, kaip automobilių energijos šaltinio, naudojimas buvo rimtai suvaržytas.
Amoniakas taip pat yra junginys be anglies{0}}, kuris degdamas gamina tik vandenį ir azotą bei nedidelį kiekį azoto oksidų ir gali būti naudojamas kaip švarus energijos šaltinis iškastiniam kurui pakeisti. Amoniako energijos tankis yra didesnis nei benzino, metanolio ir kitų degalų; jis turi aukštą oktaninį skaičių ir yra lengvai suspaudžiamas ir suskystinamas, todėl yra saugus ir patogus laikyti ir transportuoti; o jį papildžius esamų degalinių infrastruktūra gali patenkinti skysto amoniako papildymo poreikį. Be to, amoniakas, kuriame gausu vandenilio{3}} (kurių vandenilio masės dalis yra 17,6 %), taip pat gali būti naudojamas kaip kuro elementų vandenilio žaliava. Sintetinis amoniakas yra viena didžiausių pasaulyje chemijos produktų gamybos, gamybos, sandėliavimo ir transportavimo bei tiekimo procesas yra brandus, gerai įrengtas-. Visapusišku požiūriu praktiška reikšmė yra tai, kad amoniako kuras pakeis iškastinę energiją tiekiant energiją automobilių varikliams.
Nuo šio amžiaus pradžios vis daugiau dėmesio skiriama amoniako kuro tyrimams ir plėtrai. Jungtinių Valstijų, Kanados, Nyderlandų, Japonijos ir kitų šalių mokslininkai aktyviai tyrinėja amoniako plėtros potencialą. 2004, JAV surengė kasmetinius „amoniako akademinius mainus“, 2008 m. susitikimo tema yra „amoniakas - raktas į JAV energetinę nepriklausomybę“, iš kurio matyti, kad amoniako energija yra alternatyvi automobilių variklių energija. Raktas", iš kurio matyti JAV energetinės nepriklausomybės strategija svarbioje amoniako pozicijoje; Japonija, Singapūras ir Pietų Korėja taip pat pradėjo diskutuoti su Australijos pareigūnais dėl atsinaujinančio amoniako importo uosto įrengimo. Šiuo metu Kinijos amoniako kuro tyrimai dar tik pradeda vystytis, o amoniakas yra energijos kaupimo terpė atitinkamoms MTTP programoms, kurias reikia toliau plėtoti.
1. Transporto priemonės amoniako energija
1.1 Amoniakas kaip variklio kuras
Skysto amoniako tankis yra artimas benzinui, nors jo kaloringumas yra maždaug pusė benzino, tačiau oktaninis skaičius yra daug didesnis nei benzino, pasižymintis puikiomis anti-sprogimo savybėmis, kurios gali pagerinti variklio galią ir tuo pačiu sutaupyti degalų. Per pastaruosius kelis dešimtmečius daugelis užsienio šalių tyrė amoniako, kaip vidaus degimo variklių kuro, tinkamumą ir rezultatai buvo teigiami. Praėjusio šimtmečio viduryje Belgijos mokslininkai pasiūlė amoniaką naudoti kaip kurą automobiliams ir sėkmingai patikrino įvairių modelių transporto priemones; jos tyrimai taip pat nustatė, kad padidinus amoniako įsiurbimo slėgį arba naudojant išmetamųjų dujų kuro reformavimo technologiją, galima patenkinti variklio galios reikalavimus. Vėliau NASA naudojo amoniaką kaip galingą kurą, kurdama ir plėtodama X-15 tipo bandymų mašiną, o tuo metu didžiausią greitį žmonių aviacijos į kosmosą istorijoje, o tai rodo, kad amoniaku varomas variklis turi puikias taikymo perspektyvas.
Pastaraisiais metais praktinis amoniako kuro pritaikymas variklių srityje padarė tolesnius proveržius, Reiter ir kt. parodė, kad tik šiek tiek pakeistas variklio amoniako įsiurbimo vamzdynas, šiuolaikiniai dyzeliniai automobiliai gali būti paverčiami amoniako - dyzeliniais dvigubais{2}} degalais varomomis transporto priemonėmis; o amoniako kiekis sudaro ne daugiau kaip 70 % visos energijos, azoto ir deguonies išmetimas per išmetimo vamzdį yra mažas. Liu ir kt. nustatyta, kad padidinus suspaudimo laipsnį siekiant pagerinti amoniako suspaudimo laipsnį, galima padidinti variklio šiluminį efektyvumą. Liu ir kt. nustatė, kad padidinus vidaus degimo variklio suspaudimo laipsnį, siekiant padidinti amoniako išeigą, variklio šiluminis efektyvumas gali būti padidintas iki daugiau nei 50%, o tai yra daug didesnis nei įprastu kuru varomų transporto priemonių.
Dėl didelės minimalios užsiliepsnojimo ribos ir lėto amoniako degimo greičio, naudojant amoniaką kaip transporto priemonės kurą, dažniausiai reikia naudoti pagalbines degimo priemones, tokias kaip acetilenas, dimetilo eteris, dyzelinas, vandenilis ir kt. Esamoje automobilių sistemoje, naudojančioje amoniaką kaip variklio kurą, dalis amoniako bus generuojama aplinkkelio sistemoje, veikiant katalizatoriui, kad susidarytų vandenilis, o pagrindinėje sistemoje esantis amoniakas sudarytų amoniako -vandenilio degalų mišinį, o tada pateks į variklio cilindro degimo sistemą, kad būtų pasiektas tikslas: vandenilio krekingo amoniakas į degalus. parodė, kad katalizinio krekingo amoniako ir amoniako mišinio degimo metu susidarantis vandenilis ir azotas gali pagerinti variklio degimo charakteristikas ir sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį. išmetamųjų teršalų.
Be to, kaip galimas alternatyvus iškastinis kuras, metilo eteris pasižymi geresnėmis degimo savybėmis ir yra labiau tinkamas vidaus degimo varikliams, tačiau dėl didesnės kainos trukdo plataus masto{0}}skatinimas. Iš skysto amoniako ir metilo eterio mišinio, kurio tankis yra panašus, galima pagaminti kurą, kurio degimo efektyvumas yra vienas kitą papildantis ir kuro sąnaudos mažesnės. Gross ir kt. sukūrė aukšto -slėgio degalų maišymo ir įpurškimo sistemą, o kaip tyrimo objektą išbandė amoniako-metilo eterio mišinį. Rezultatai rodo, kad padidinus įpurškimo slėgį esant didelei amoniako koncentracijai, gali padidėti degalų-oro maišymosi efektas, skatinamas geresnis degalų degimas ir pasiekiama didesnė variklio apkrova. Variklių gamintojas „Energomash“ šiuo metu kuria naujo tipo raketų variklius, varomus amoniako-acetileno mišiniais, siekdamas žymiai sumažinti raketų paleidimo sąnaudas ir tuo pačiu žymiai padidinti variklio efektyvumą.
Visiško degimo metu amoniakas gamina tik azotą ir vandenį, tačiau dėl daugelio nekontroliuojamų veiksnių dažnai sunku išvengti azoto oksidų susidarymo tikrojo degimo procese, todėl moksliniai tyrimai, kaip elgtis su išmetamosiomis dujomis, yra pagrindinis iššūkis, su kuriuo susiduria amoniakas kaip variklio kuras. Daugumos amoniaku{1}}varomų variklių tyrimų pagrindinė užduotis yra sumažinti azoto oksido emisijų koncentraciją. Ateities amoniako, kaip automobilių variklių kuro, tyrimų akcentas yra amoniako, sumaišyto su įvairiomis uždegimo priemonėmis, degimo reakcijos mechanizmo ir kinetinės proceso įsisavinimas, azoto oksidų susidarymo išmetamosiose dujose takų ir apdorojimo technologijų bei įvairių tipų variklių išmetamųjų dujų charakteristikų analizė.
1.2 Amoniakas kaip kuro elementų žaliava
Kuro elementas yra energijos gamybos įrenginys, galintis tiesiogiai paversti kure esančią cheminę energiją elektros energija. Jo katodas ir anodas yra tik reakcijos proceso energijos keitikliai, o reikalingos cheminės žaliavos tiekiamos iš išorės, o ne laikomos akumuliatoriaus viduje. Kaip pagrindinę naujų energiją naudojančių transporto priemonių technologiją, kuro elementai buvo įtraukti į dešimtuką geriausių naujų technologijų, kurios pakeis žmogaus gyvenimą XXI amžiuje, JAV žurnale „Time“ ir pripažintas geriausiu energijos šaltiniu būsimoms transporto priemonėms pramonėje. Amoniako sudėtyje yra daug vandenilio, didelis energijos tankis, paprastas vandenilio riformingo įrenginys, produkte nėra COx, kuris gali sukelti kuro elementų apsinuodijimą, kaip kuro elementų žaliava, privalumai yra labai ryškūs. nuo septintojo dešimtmečio amoniakas, kaip kuro elementų žaliava, pateko į platų praktinio kūrimo etapą: Allis{8}}Chamber sukūrė 8 kW amoniako{10}}oro kuro elementų sistemą, skirtą „Volkswagen“; Švedijos ASEA sukūrė 200 kW galios skysto amoniako{12}}skysto deguonies kuro elementą, skirtą vairuoti povandeninį laivą. Šiais laikais Japonija, Europa ir JAV bei kitos išsivysčiusios šalys planuoja naudoti amoniako kuro elementus, kad pakeistų tradicinius generatorius ir vidaus degimo variklius; Naujoji Izraelio energetikos įmonė „GenCell“ sukūrė unikalią amoniako skaidymo technologiją, kuria remdamasi pristatė naujo tipo amoniako{14}}vandenilio kuro elementus, kurie atvėrė rinką JAV ir Meksikoje, ir ketina užmegzti ilgalaikius ir stabilius bendradarbiavimo santykius su Kinijos įmonėmis.
