Một nhóm nghiên cứu người Đức tại Đại học Otto von Guericke Magdeburg đã giới thiệu một động cơ hydro chu trình argon (Ar-H2) có thể sớm thay thế động cơ diesel truyền thống.
Nghiên cứu này do Hermann Rottengruber dẫn đầu, hợp tác với Viện nghiên cứu WTZ Roßlau. WTZ Roßlau đã chứng minh khái niệm về động cơ Chu trình năng lượng argon khép kín (APC) vào năm 2022, nhưng nhóm của Rottengruber hiện đang quảng bá nó như một giải pháp khả thi có thể được sử dụng cho các ứng dụng tải trọng cao trong thực tế.
Các nhà nghiên cứu bên cạnh động cơ mới của họ. Nguồn: Đại học Otto von Guericke Magdeburg
Động cơ diesel truyền thống thải ra nhiều chất gây ô nhiễm, chủ yếu do sự hình thành oxit nitơ và phản ứng giữa carbon trong nhiên liệu với oxy trong quá trình đốt cháy.
Ngược lại, động cơ hydro chu trình argon (Ar-H2) là công nghệ đột phá sử dụng hỗn hợp oxy và hydro với khí trơ argon để đốt cháy trong buồng đốt kín.
Trong chu trình năng lượng argon, argon đóng vai trò thay thế thành phần nitơ trong không khí, giúp loại bỏ sự hình thành oxit nitơ và tăng hiệu suất nhiệt. Việc phun hydro và oxy vào động cơ chu trình năng lượng argon cung cấp nhiên liệu có thể cháy sạch.
Tác động môi trường của động cơ chu trình hydro
Rottengruber và nhóm của ông đã đánh giá động cơ này và nhận thấy nó tiết kiệm hơn trong các tình huống thực tế. Phần lớn hỗn hợp khí argon vẫn nằm trong hệ thống kín và được đưa trở lại chu trình, cho phép quá trình hoạt động hiệu quả cao mà không cần dựa vào các hệ thống xử lý khí thải tốn kém. Kết quả là hiệu suất lý thuyết trên 60% mà không phát thải khí nào ngoài nước.
Để so sánh, các động cơ diesel hiện đại chỉ đạt hiệu suất nhiệt tối đa khoảng 50% trong khi tạo ra tới 10kg khí thải CO2 trên mỗi 4 lít nhiên liệu đốt.
Động cơ hybrid sử dụng nhiên liệu tái tạo được ưa chuộng hơn so với động cơ diesel, nhưng ngay cả như vậy, các chuyên gia tin rằng những đổi mới trong năng lượng hydro là cần thiết cho một tương lai bền vững.
Hiện đang có một nỗ lực toàn cầu không ngừng nhằm đạt được mục tiêu phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Các viện nghiên cứu và các cơ quan chính phủ đang đẩy nhanh tiến độ các dự án bền vững và tài trợ cho những thay đổi cơ sở hạ tầng có lợi.
Ảnh minh họa về hydro xanh.
Hydro là một nguồn năng lượng sạch (đặc biệt là hydro xanh), nhưng hiện nay, nhiên liệu hydro chưa phổ biến vì quá trình sản xuất hydro từ nhiên liệu hóa thạch (gọi là hydro xám) tạo ra lượng khí thải gần bằng lượng khí thải tiết kiệm được khi sử dụng nó làm nhiên liệu.
Một động cơ chu trình hydro hiệu quả vượt trội cuối cùng có thể cho phép sử dụng rộng rãi nhiên liệu hydro với sự cải thiện đáng kể về lượng khí thải carbon.
Tuy nhiên, động cơ chu trình hydro mà Rottengruber đề cập vẫn chưa phải là sản phẩm hoàn thiện. Hiện tại, động cơ này bị hạn chế bởi lượng hydro có thể được bơm vào trong mỗi chu kỳ, điều đó có nghĩa là nó không thể đạt được mật độ công suất cần thiết cho việc sử dụng công nghiệp thực tế.
Rottengruber cũng lưu ý một vấn đề là khí CO2 sẽ tích tụ trong mạch kín. Tin tốt là nhóm nghiên cứu có nhiều nguồn lực để giúp giải quyết những vấn đề này.
Nghiên cứu được Bộ Kinh tế và Năng lượng Liên bang Đức hỗ trợ, và Rottengruber cho biết các nhà sản xuất nổi tiếng đã bày tỏ sự quan tâm đến công trình nghiên cứu của nhóm ông.
