TY - BOOK
T1 - Vetyteknologia
T2 - Vedyn käyttö moottoripolttoaineena
AU - Eklund, Tom
AU - Nylund, Nils-Olof
PY - 1984
Y1 - 1984
N2 - Tässä kirjallisuusselvityksessä on keskitytty liikenteen
kulkuneuvojen käyttämiin moottorityyppeihin.
Kulkuneuvokäyttöön liittyvät läheisesti myös vedyn
varastointimuodot ja niiden sovittaminen eri moottoreiden
polttoaineensyöttöjärjestelmiin. Vaikka vety teoriassa on
ihanteellinen moottoripolttoaine (korkea oktaaniluku,
puhtaat pakokaasut), esiintyy varsinkin
mäntäpolttomoottoreiden yhteydessä erilaisia ongelmia.
Tällaisia ovat mm. ennenaikainen syttyminen imusarjassa,
nakuttava käynti ja suuret typenoksidipäästöt korkeilla
kuormitusasteilla. Ongelmat voidaan poistaa tai niiden
vaikutusta vähentää esimerkiksi veden ruiskutuksella
imusarjaan, ilman syötöllä ennen imuventtiiliä tai vedyn
suojaruiskutuksella palotilaan. Mitä lähemmäksi
optimoitua vetymoottoria eri ratkaisuilla pyritään, sitä
suurempia muutostöitä ja kalliimpia järjestelmiä
tarvitaan. Puristussytytteisen dieselmoottorin
vetykäyttöä rajaavat hyvin suppeat moottoritekniset
säätö- ja rakenneparametrit, mutta se on silti selvästi
toteutettavissa. Jatkuvalla liekillä polttoainetta
polttavat moottorit, kuten kaasuturbiinit, soveltuvat
pienin muutoksin vetykäyttöön. Pieniä vaikeuksia
aiheuttaa kaasuturbiinin käynnistäminen, jolloin kaasu
syttyy räjähdyksenomaisesti. Ongelma on ilmeisesti
poistettavissa suunnittelemalla vedylle oma
käynnistysjärjestelmä.
Vedyn varastointivaihtoehtoja ovat paineastiaan
puristettu kaasumainen vety, hyvin eristetyssä säiliössä
varastoitava nesteytetty vety, kiinteään
metallimatriisiin metallihydridiksi sidottu vety ja
kemiallisesti nestemäisiin hydrideihin sidottu vety
(metanoli, metyylisykloheksaani). Pienissä kulkuneuvoissa
(autot) on turvallisuuden ja tllankäytön kannalta
metallihydridivarastointi todettu hyväksi. Toinen
vähemmän tutkittu vaihtoehto on nestemäisten hydridien
käyttö. Suuremmille ja lähes jatkuvasti liikkeellä
oleville kulkuneuvoille nesteytetty vety sopii hyvin,
koska säiliön viemä tila ei ole yhtä ratkaiseva kuin
pienessä autossa. Nesteytetyn vedyn järjestelmän
suhteellinen keveys sopii erityiseti suihkuturbiineilla
varustettuihin lentokoneisiin.
Kirjallisuusselvitys on selvästi osoittanut, että
saatavissa ei ole tutkimustuloksia vedyllä tehdyistä
moottorikokeista kylmissä olosuhteissa.
AB - Tässä kirjallisuusselvityksessä on keskitytty liikenteen
kulkuneuvojen käyttämiin moottorityyppeihin.
Kulkuneuvokäyttöön liittyvät läheisesti myös vedyn
varastointimuodot ja niiden sovittaminen eri moottoreiden
polttoaineensyöttöjärjestelmiin. Vaikka vety teoriassa on
ihanteellinen moottoripolttoaine (korkea oktaaniluku,
puhtaat pakokaasut), esiintyy varsinkin
mäntäpolttomoottoreiden yhteydessä erilaisia ongelmia.
Tällaisia ovat mm. ennenaikainen syttyminen imusarjassa,
nakuttava käynti ja suuret typenoksidipäästöt korkeilla
kuormitusasteilla. Ongelmat voidaan poistaa tai niiden
vaikutusta vähentää esimerkiksi veden ruiskutuksella
imusarjaan, ilman syötöllä ennen imuventtiiliä tai vedyn
suojaruiskutuksella palotilaan. Mitä lähemmäksi
optimoitua vetymoottoria eri ratkaisuilla pyritään, sitä
suurempia muutostöitä ja kalliimpia järjestelmiä
tarvitaan. Puristussytytteisen dieselmoottorin
vetykäyttöä rajaavat hyvin suppeat moottoritekniset
säätö- ja rakenneparametrit, mutta se on silti selvästi
toteutettavissa. Jatkuvalla liekillä polttoainetta
polttavat moottorit, kuten kaasuturbiinit, soveltuvat
pienin muutoksin vetykäyttöön. Pieniä vaikeuksia
aiheuttaa kaasuturbiinin käynnistäminen, jolloin kaasu
syttyy räjähdyksenomaisesti. Ongelma on ilmeisesti
poistettavissa suunnittelemalla vedylle oma
käynnistysjärjestelmä.
Vedyn varastointivaihtoehtoja ovat paineastiaan
puristettu kaasumainen vety, hyvin eristetyssä säiliössä
varastoitava nesteytetty vety, kiinteään
metallimatriisiin metallihydridiksi sidottu vety ja
kemiallisesti nestemäisiin hydrideihin sidottu vety
(metanoli, metyylisykloheksaani). Pienissä kulkuneuvoissa
(autot) on turvallisuuden ja tllankäytön kannalta
metallihydridivarastointi todettu hyväksi. Toinen
vähemmän tutkittu vaihtoehto on nestemäisten hydridien
käyttö. Suuremmille ja lähes jatkuvasti liikkeellä
oleville kulkuneuvoille nesteytetty vety sopii hyvin,
koska säiliön viemä tila ei ole yhtä ratkaiseva kuin
pienessä autossa. Nesteytetyn vedyn järjestelmän
suhteellinen keveys sopii erityiseti suihkuturbiineilla
varustettuihin lentokoneisiin.
Kirjallisuusselvitys on selvästi osoittanut, että
saatavissa ei ole tutkimustuloksia vedyllä tehdyistä
moottorikokeista kylmissä olosuhteissa.
KW - hydrogen
KW - production
KW - fuel cells
KW - fuels
KW - vehicles
M3 - Report
SN - 951-38-2019-X
T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita
BT - Vetyteknologia
PB - VTT Technical Research Centre of Finland
CY - Espoo
ER -