Comment fonctionnent les groupes moteurs à hydrogène?

L’hydrogène est un porteur d’énergie de plus en plus populaire. Il peut être facilement produit à partir de l’eau à l’aide d’une électricité renouvelable, et il brûle sans émissions de gaz à effet de serre. Il est incolore, inodore et ne se répand pas. Il n’est pas étonnant qu’il y a un grand intérêt pour les moteurs à hydrogène en tant que partie de la destination zéro.
Comment l’hydrogène peut-il alimenter un véhicule en carburant?
L’utilisation de l’hydrogène pour alimenter un moteur ou un moteur est plus simple que vous le pensez. Il y a deux façons de le faire.
La première façon implique un dispositif connu sous le nom de pile à carburant. La pile à carburant convertit l’hydrogène en électricité, qui alimente ensuite les moteurs électriques du véhicule, comme dans n’importe quel véhicule électrique.
L’autre façon, c’est les moteurs à hydrogène ; moteurs à combustion interne qui brûlent l’hydrogène comme carburant. L’une ou l’autre méthode a ses avantages et ses applications où elles conviennent le mieux. Cependant, ce dernier, utilisant des moteurs à combustion interne est une technologie plus familière.
En fait, l’un des tout premiers moteurs à combustion interne a couru sur un mélange d’hydrogène et d’oxygène et était caractéristique d’un mécanisme d’allumage par étincelle électrique. Son inventeur, un ancien agent d’artillerie de la République helvétique du nom de Michel Isaac de Sursyz, l’utilisa pour construire un véhicule qui pourrait transporter de lourdes charges sur de courtes distances.

Moteur diesel par rapport au moteur au gaz naturel par rapport au moteur à hydrogène
Aujourd’hui, si vous avez vu un moteur à combustion interne moderne conçu pour fonctionner à l’hydrogène, vous ne savez peut-être pas qu’il ne s’agit pas de gaz naturel. Les moteurs à combustion interne à quatre temps à hydrogène (ice à hydrogène) fonctionnent sur le même cycle que les moteurs au gaz naturel réguliers et ont presque les mêmes composants- bloc moteur, manivelle, culasses, système d’allumage, pièces d’installation, etc.
Les moteurs diesel et les moteurs à hydrogène partagent également des composants semblables. Il s’agit notamment d’un bloc-moteur, d’une manivelle et de pièces d’installation comme des montages et des carters de volant.
Chez Cummins Inc., nous tirent parti de nos plateformes existantes et de notre expertise en technologie à allumage par bougie pour construire des moteurs à hydrogène. Notre moteur à hydrogène est une variante de moteur à allumage par étincelle avec du matériel moteur semblable aux moteurs au gaz naturel et à essence.
Ce point commun élevé entre les composants du moteur présente des avantages à l’échelle. Ces économies d’échelle sont cruciales dans le voyage du secteur des transports vers une réduction des émissions. Il réduit les coûts et offre la fiabilité nécessaire.
Il existe également des différences entre les moteurs à hydrogène et les autres moteurs à allumage par étincelle comme les moteurs au gaz naturel et à essence.
Par exemple, les différences dans les propriétés physiques de l’hydrogène ont un impact sur la façon dont le carburant et l’air sont compteurs et injectés. Le pré-allumage est un problème plus important pour les moteurs à hydrogène que pour les moteurs à essence, car l’hydrogène est beaucoup plus facile à allumer. L’injection directe est un moyen de surmonter les problèmes de pré-allumage. Les systèmes d’injection directe introduisent l’hydrogène-carburant, dans ce cas-ci, directement dans les cylindres, plutôt que dans le collecteur d’admission ou les ports. Si l’injection a lieu à un moment où la soupape d’entrée est fermée, les conditions de retour de feu sont évités. Une autre solution est de concevoir complètement le système de combustion pour l’hydrogène.
Une autre considération est la formation d’oxydes d’azote, ou NOx. Le NOx est un polluant atmosphérique qui peut causer une mauvaise qualité de l’air et conduire à la brume brun-orange qui se forme au-dessus de certaines grandes villes en été.
Quand l’hydrogène brûle en présence d’un grand nombre d’oxygène, très peu de NOx est formé. Cependant, lorsque l’hydrogène brûle avec des rapports de carburant d’air presque stœchiométriques, une quantité importante de NOx peut être créée. Par conséquent, les moteurs à hydrogène sont généralement réglés pour fonctionner avec un rapport air excédentaire de 2 ou plus. Cela signifie qu’il faut fournir environ deux fois plus d’air aux cylindres que pour un moteur stœchiométrique. Les moteurs à hydrogène ont souvent besoin d’un système de traitement des gaz d’échappement pour éliminer cet excès de NOx.
Les moteurs à hydrogène peuvent-ils fonctionner dans les camions et les autobus de poids moyen et lourd?
Les moteurs à combustion interne à hydrogène attirent les constructeurs de véhicules pour deux raisons principales. Premièrement, leur similitude avec les moteurs à combustion interne traditionnels. Deuxièmement, la capacité de l’hydrogène à alimenter les véhicules en carburant à zéro carbone.
Un fabricant d’équipement d’origine (MEO) peut construire des véhicules avec des moteurs à hydrogène très semblables aux moteurs à combustion interne existants. La plupart des autres composants et logiciels du véhicule demeurent les mêmes.
Les moteurs à hydrogène sont également attrayants pour les utilisateurs finaux. Les moteurs à hydrogène ressemblent, sonnent et fonctionnent comme les moteurs à combustion interne que tous les mécaniciens du monde sont habitués à. Leur fiabilité et leur durabilité sont égales à celle des moteurs diesel.
Cummins teste actuellement des moteurs à hydrogène afin d’atténuer les risques d’embriage d’hydrogène et d’érosion. Nous partagerons nos résultats à mesure que nos tests progressent.
Les opérateurs de parcs commerciaux peuvent acheter des véhicules comportant des moteurs à hydrogène sans l’anxiété qui pourrait venir d’investir dans une toute nouvelle technologie.
Des exemples de moteurs à hydrogène dans les secteurs de la mobilité et des transports vont aussi au-delà du camionnage de poids moyen et lourd. Vous pouvez trouver des utilisateurs qui évaluent les moteurs à hydrogène dans la marine, la construction et au-delà.
Ainsi, vous ne sconnaissez peut-être pas immédiatement qu’un véhicule est conçu pour l’hydrogène si vous avez vu son moteur, mais si vous avez vu son réservoir de carburant, vous le sconnaissez tout de suite. Le stockage d’hydrogène à bord des véhicules à moteur est sécuritaire et devient plus économique et pratique. Cummins a récemment formé une coentreprise avec NPROXX, un chef de file en stockage et en transport d’hydrogène pour les réservoirs de stockage d’hydrogène. Cette coentreprise fournira à ses clients de l’hydrogène et des produits de stockage de gaz naturel comprimé pour les applications sur route et ferroviaire.
Ne manquez jamais le plus récent et gardez les devants. Inscrivez-vous ci-dessous pour recevoir les plus récentes technologies, produits, nouvelles de l’industrie et plus encore.