可实现零排放的氢燃料发动机德

M.CECH M.KNAPE T.WILFERT C.REISER

摘要

从技术层面而言，发动机的高效率与废气排放之间往往存在着相互矛盾的情况。德国WTZ公司开发了1款新型发动机，通过将空气中的氮气替换成不参与反应的惰性气体，以避免氮氧化物（NOx）的产生。

关键词

零排放;氢燃料;惰性气体;氮氧化物

0 前言

近年来，随着可再生能源的发展，1990年德国国内的可再生能源发电量已达到18.9 TW·h，2018年的这一指标已达225.7 TW·h，且在总电能消耗量中的比例已提高到了37.8%[1]，但由此面临的问题是通过可再生能源产生的发电量并不稳定。目前，德国国内约有2/3的电能来自于风能和太阳能，剩下约1/3的电能来自于生物质能和水能。虽然这几种能源可在一定程度上进行相互补偿，但是风能和太阳能的稳定性较弱，无法在任何时候都满足需求。研究人员进行了估算，到2050年，约有80.0 TW·h的过剩电能将被用于蓄能[2]。为了转换能源形式，相关研究人员认为德国政府需要充分利用蓄能技术。以抽水蓄能发电站为例，其已提供了1种高效的蓄能形式，但该方案由于受到地理条件的约束，其能源转换过程受到较大限制。相反，采用电能制取气体燃料（Power-to-Gas）的技术则不受地理位置的限制。通过电解水制取氢燃料，然后可将其储存在天然气管网或储氢罐中，也可将其转换成其他能源形式。为了充分使用氢燃料，再将其转换成电能，燃料电池或内燃机特别适合于独立式热电联产发电站（BHKW），但是2种系统均有其各自的缺点。与内燃机相比，燃料电池具有更高的生产成本，更短的使用寿命，并对氢燃料的纯度有着较高要求，而且需要一定面积的生产用地。……