ในช่วงที่ทุกฝ่ายกำลังตื่นตัวกับการหาวิธีลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศ ระบบการใช้พลังงานจากก๊าซไฮโดรเจนก็ได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น แนวทางหลักของการใช้ไฮโดรเจนในตอนนี้เป็นการใช้ระบบเซลล์เชื้อเพลิงซึ่งจะนำเอาก๊าซไฮโดรเจนไปผลิตพลังงานไฟฟ้าในตัวเซลล์

แต่ล่าสุดมีงานวิจัยใหม่จากออสเตรเลียที่ใช้ก๊าซไฮโดรเจนด้วยการเผาไหม้มันโดยตรงในเครื่องยนต์ โดยทีมวิจัยได้ดัดแปลงเครื่องยนต์ดีเซลทำให้สามารถผสมไฮโดรเจนเข้าไปกับน้ำมันเชื้อเพลิงได้ในสัดส่วน 90% ช่วยลดสัดส่วนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงได้มาก

ทีมวิจัยของ UNSW Sydney

ทีมวิจัยจาก UNSW Sydney ใช้เวลา 18 เดือนในการพัฒนาระบบเชื้อเพลิงคู่แบบ direct injection ที่จะฉีดน้ำมันดีเซลที่ผสมกับไฮโดรเจนเข้าสู่ห้องเผาไหม้โดยตรง ซึ่งระบบนี้ยังคงสามารถใช้เครื่องยนต์ดีเซลของเดิมได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเครื่องใหม่ โดยทีมวิจัยระบุว่ารถยนต์หรือเครื่องจักรกลที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลใดๆ ก็สามารถดัดแปลงใช้งานระบบหัวฉีดเชื้อเพลิงผสมนี้ได้โดยใช้เวลาไม่กี่เดือนในการแก้ไขติดตั้งระบบ

สิ่งที่พวกเขาทำคือการคงเครื่องยนต์และชุดหัวฉีดน้ำมันดีเซลไว้ดังเดิม แต่เพิ่มหัวฉีดก๊าซไฮโดรเจนเข้าสู่ห้องเผาไหม้ แล้วกำหนดจังหวะในการฉีดน้ำมันดีเซลกับก๊าซไฮโดรเจนควบคู่กันให้เหมาะสม

เครื่องยนต์ดีเซลที่ติดตั้งระบบหัวฉีดเชื้อเพลิงคู่ดีเซล-ไฮโดรเจน

ภาพอธิบายการเพิ่มหัวฉีดเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเข้าสู่ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์

ศาสตราจารย์ Shawn Kook หัวหน้าทีมวิจัยอธิบายว่าการเติมก๊าซไฮโดรเจนเข้าไปในเครื่องยนต์แล้วปล่อยให้มันผสมกันเอง จะมีปัญหาเกิดไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) ปริมาณมาก ซึ่งเป็นตัวการสำคัญของปัญหามลพิษทางอากาศและฝนกรด ทีมวิจัยจึงใช้วิธีการทำให้มันเป็นชั้นปกคลุมพื้นที่ในห้องเผาไหม้อย่างเหมาะสม ในบางจุดจะมีไฮโดรเจนมากกว่าจุดอื่น ในขณะที่บางจุดจะมีไฮโดรเจนน้อยกว่า ด้วยวิธีการนี้ทำให้ระบบของทีมวิจัยสามารถลดการเกิด Nox ลงได้ต่ำกว่าการใช้เชื้อเพลิงดีเซลล้วนๆ

การทดสอบเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงผสมช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงได้ 90 g/kWh ซึ่งเท่ากับลดการปล่อยก๊าซลง 85.9% เมื่อเทียบกับการใช้น้ำมันดีเซลตามปกติ นอกจากนี้เครื่องยนต์ยังมีประสิทธิภาพการทำงานดีขึ้นมากกว่า 26% หลังการใช้ปรับปรุงมาใช้ระบบเชื้อเพลิงผสม

ทีมวิจัยของ UNSW Sydney เชื่อมั่นว่าระบบเชื้อเพลิงผสมสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลนี้จะเป็นทางเลือกที่ผู้ประกอบการสนใจมาก เพราะสามารถดัดแปลงแก้ไขใช้กับเครื่องจักรกลหรือพาหนะที่มีเครื่องยนต์ดีเซลอยู่แล้วได้โดยไม่ต้องรื้อเปลี่ยนเครื่องยนต์ใหม่ อีกทั้งความต้องการของตลาดในเรื่องเทคโนโลยีที่ช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกก็เพิ่มสูงมากขึ้นทุกวัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งภาคอุตสาหกรรม เช่นการทำเหมืองที่มีปัญหาเรื่องการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในระหว่างการดำเนินการทางธุรกิจเป็นจำนวนมาก

ทั้งนี้หากเทียบระบบเครื่องยนต์เชื้อเพลิงผสมกับเซลล์เชื้อเพลิงแล้ว ผลงานวิจัยของพวกเขายังมีข้อดีอีกด้านคือไม่จำเป็นต้องใช้ก๊าซไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงเท่ากับระบบเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งทำให้ต้นทุนก๊าซไฮโดรเจนที่จะนำมาใช้งานมีราคาถูกกว่า

พวกเขาตั้งเป้าว่าจะสามารถนำระบบหัวฉีดเชื้อเพลิงผสมดีเซล-ไฮโดรเจนนี้ที่มีการจดสิทธิบัตรแล้วไปใช้งานในเชิงพาณิชย์ได้ภายใน 1-2 ปีข้างหน้า โดยระหว่างนี้กำลังอยู่ในช่วงหาผู้ร่วมลงทุน

ผู้ที่สนใจสามารถอ่านรายละเอียดเครื่องยนต์ดีเซลดัดแปลงเพื่อใช้ก๊าซไฮโดรเจนได้ที่นี่

ที่มา - UNSW Sydney Newsroom ผ่าน Tech Xplore