Carbon-Free Combustion with Ammonia and Hydrogen

ZeroC-hanke kuuluu pohjoismaiseen Nordic Energy Research (NER) CAHEMA -konsortioon. ZeroC-projektissa ammoniakin (NH3) käyttöä tutkitaan moottorikokeilla. Aihe on tärkeä, koska hiilidioksidi (CO2) ja hiukkaspäästöt voidaan välttää käyttämällä ammoniakkia polttoaineena. Koska suurin osa maailman energiantuotannosta ja meriliikenteestä perustuu polttoprosesseihin, on tärkeää kehittää puhtaita ja tehokkaita polttoprosesseja. Ammoniakin polttamisen haasteita ovat 1) alhainen palamisnopeus ja 2) mahdolliset ammoniakin syttymiseen liittyvät haasteet. Ratkaisumme ongelmaan on A) käyttää reaktiivisuuteen perustuvaa puristussytytystä (liekitön polttaminen) ammoniakin reaktiivisuuden lisäämiseksi ja B) käyttää pientä diesel pilottiruiskutusta parantamaan ammoniakin syttymistä. ZeroC:ssä käytämme sekä täysmetallista yksisylinteristä että optista tutkimusmoottoria ammoniakkisytytyksen ja palamisen ominaisuuksien kuvaamiseen. PI:n ryhmä on äskettäin edennyt yhden polttoaineen (SF) moottorikokeista kahden polttoaineen (DF) kokeisiin, joista olemme raportoineet uraauurtavia tuloksia mm DF-liekin sytytysprosessista. Olemme mm kvantifioineet syyt hidastuneeseen syttymiseen DF-seoksissa. ZeroC-projektissa käytämme pientä dieselpilottia parantamaan ammoniakin syttymistä. Käytämme vetyä NH3:n erittäin alhaisen liekin nopeuden parantamiseksi. Oletamme, että kun ammoniakkiin lisätään tietty määrä H2:ta, ammoniakin liekinopeutta voidaan oleellisesti parantaa. Tämä kasvattaa moottorin hyötysuhdetta ja pienentää mahdollista ammoniakkipäästöä. Käytämme myös optista moottoria RCCI-palamisen ja NH3 + H2 + -dieselmoottorin päästöjen optiseen kuvaamiseen. ZeroC:ssä odotamme tekevämme täysin uusia, radikaaleja löydöksiä ammoniakin reaktiivisuudesta ja syttymisestä ja siitä, miten NH3 palamista voidaan hallita pienillä päästöillä.