Un equipo de ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Sídney ha descubierto una manera de hacer funcionar un motor diésel con una mezcla de diésel e hidrógeno, reduciendo drásticamente sus emisiones.
¿Por qué necesitamos un motor híbrido diesel-hidrógeno cuando ya hay muchos vehículos eléctricos excelentes disponibles? Los vehículos eléctricos son definitivamente excelentes para los hogares, pero aún no igualan el rendimiento de los motores diesel pesados en algunos contextos, como la minería, el transporte de larga distancia, la generación de energía y la agricultura.
En la actualidad, hay 26 000 trenes en los EE. UU. que funcionan con diésel, y hay potencialmente millones de camiones, generadores y otros equipos de grado industrial que requieren diésel para brindar un rendimiento óptimo. Podría tomar décadas para que la tecnología EV reemplace a los motores diesel en tales industrias. Si bien es fácil para una persona normal vender un automóvil viejo y comprar un vehículo eléctrico nuevo, tales cambios tienen un alto costo para las industrias.
Así que es probable que nos quedemos con los motores diesel por un tiempo. Pero, ¿y si hubiera una manera de reducir el CO2 emisiones de sus equipos existentes en un 85 por ciento?
Esto es lo que promete la tecnología de motores híbridos de hidrógeno y diesel de UNSW. Los investigadores afirman que su motor diesel modificado puede funcionar con un 90 por ciento de hidrógeno con una eficiencia mejorada de más del 26 por ciento. En un comunicado de prensa, Shawn Kook, uno de los autores del estudio y profesor de la UNSW, dijo: “Hemos demostrado que podemos tomar esos motores diésel existentes y convertirlos en motores más limpios que queman combustible de hidrógeno”.
Agregó: “Esta nueva tecnología reduce significativamente el CO2 emisiones de los motores diésel existentes, por lo que podría desempeñar un papel importante en la reducción de nuestra huella de carbono, especialmente en Australia con toda nuestra minería, agricultura y otras industrias pesadas donde los motores diésel se utilizan ampliamente”.
Un sistema de combustible dual
Un vehículo propulsado por diesel tiene una unidad de inyección de diesel que libera combustible en la cámara de combustión. El pistón del motor comprime la mezcla de aire y combustible a alta presión y temperatura, lo que hace que se encienda. Esto crea la presión que alimenta el motor.
Durante este proceso, un motor diésel produce dióxido de carbono y NOx (óxidos de nitrógeno), que son perjudiciales para nuestro medio ambiente. Los investigadores dicen que mezclar directamente hidrógeno con diésel en la cámara de combustión aumentaría la contaminación por NOx. Para superar este problema, desarrollaron un sistema de combustible dual hidrógeno-diésel que utiliza una unidad de inyección directa de hidrógeno a alta presión sincronizada dentro de un motor diésel que ya estaba equipado con una unidad de inyección diésel.
Según Kook y su equipo, se puede hacer que la concentración de un gas, en este caso hidrógeno, varíe dentro de diferentes secciones de la cámara de combustión. Estas variaciones pueden afectar las reacciones químicas y controlar la cantidad de NOx producido por el motor. Los investigadores utilizaron el momento de la inyección de hidrógeno para limitar la producción de NOx.
Al usar hidrógeno como el 90 por ciento del combustible, pudieron limitar el CO del motor.2 escape a sólo 90 g por kWh. Esto es un 86 por ciento menos de dióxido de carbono que el que liberaría un motor diésel estándar. Además, también se encontró que las emisiones de NOx se redujeron significativamente. “Hemos demostrado en nuestro sistema que si lo hace estratificado, es decir, en algunas áreas hay más hidrógeno y en otras hay menos hidrógeno, entonces podemos reducir las emisiones de NOx por debajo de las de un motor diésel puro”, dijo Kook. .
Aunque los investigadores tardaron 18 meses en desarrollar su primer motor híbrido, afirman que ahora pueden convertir cualquier diseño de motor diésel en un sistema de combustible dual en un par de meses.
Diseños de motores híbridos simplificados
Los métodos tradicionales de producción de hidrógeno involucran la oxidación de hidrocarburos que conducen a CO2 emisiones Sin embargo, si el hidrógeno se produce utilizando energía renovable, puede ser una fuente de energía mucho más limpia que la electricidad de la red. Si bien todavía hay emisiones asociadas con el uso de combustible diesel, eso es una compensación frente a los desafíos de reciclar baterías de litio.
La visión detrás del sistema de motor de inyección directa de hidrógeno-diésel es proporcionar a las industrias una solución práctica para su problema de emisiones de carbono. Las empresas mineras que emplean una variedad de máquinas y equipos a base de diesel generan por sí solas hasta el 7 por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. Impulsar el crecimiento de dichos sectores con combustible de hidrógeno podría mejorar drásticamente la salud de nuestro planeta.
Kook y sus colegas ya han patentado su sistema de combustible dual de inyección directa de hidrógeno-diésel, y planean lanzarlo al mercado dentro de uno o dos años.
Revista internacional de energía de hidrógeno, 2022. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.08.149
Rupendra Brahambhatt es una periodista y cineasta experimentada que cubre noticias de ciencia y cultura para agencias de noticias y revistas de todo el mundo.