Amonyak motorları zaten yapılıyor

Geçen yıl medyada, GAC'dan Çinli uzmanlar tarafından amonyakla çalışan bir otomobil motorunun geliştirilmesi ve inşası hakkında bir mesaj çıktı. 2 litrelik 163 litrelik ünite tanıtıldı. İle. Bir şirket sözcüsü, amonyağın zor yanması sorununun "üstesinden gelindiğini" ve maddenin "ticari kullanım" açısından "değerli" olabileceğini söyledi.


Ancak endişenin ürünlerini bu tür içten yanmalı motorlarla donatma konusunda hiçbir şey söylenmedi. Görünüşe göre bunun ciddi nedenleri var. Ve yine de amonyağın yakıt olarak kullanılması konusu, hayır, hayır hala gündeme getiriliyor. Gezegende "popüler" olan nitrojen ve hidrojen içeren bu bileşiğe daha yakından bakmaya değer.

Kullanım geçmişi

Maddenin en yaygın uygulama alanı tarımdır. Dünyada doğal nitrat ve guano formundaki doğal gübre rezervleri kurumaya başlayınca, iyi hasatlar için ucuz bir katalizör ihtiyacı birdenbire ortaya çıktı. "Şişeden çıkan cin", nitrojen ve hidrojeni basınç altında birleştirerek istenen maddeyi elde etmek için ucuz bir yöntem öneren kimyagerler Haber ve Bosch tarafından piyasaya sürüldü. Bunun için Nobel Ödülü'ne layık görüldüler.


Günlük yaşamda bu maddeyi ağartma bileşikleri, amonyak ve bahçe gübresi rolünde görüyoruz. Peki ya yakıt? Fikir yeni değil: 1943'te, II. Dünya Savaşı'nın zirvesinde, Belçikalılar dizel yakıt eksikliği nedeniyle otobüs tanklarına amonyak ve gazlaştırıcı karışımı döktüler. Toplu taşıma hibrit yakıt kullanarak 10 bin km yol kat etti.


Bu maddeyi yakıtın bileşenlerinden biri olarak kullanmaya yönelik bir başka girişim de bizim zamanımızda Güney Kore'de yapıldı: 2013'te. O zaman tamamen “amonyaklı” bir araba yapma hedefi yoktu. Yakıtın rolünü% 30 benzin ve tarif edilen bileşiğin% 70'inden oluşan bir karışımla oynayacak şekilde yeniden yapmaya karar verdiler. Bu, mevcut yakıt ekipmanının korunmasını mümkün kıldı - değişiklikler minimum düzeydeydi. Ancak Koreliler de burada ilk değildi.


Geliştiricilere göre dışarıdaki karbondioksit emisyonları %70 oranında azaltıldı. Güney Kore'deki arabaların en az beşte biri böyle bir karışımla doldurulsaydı, atmosferin sera gazlarıyla (amonyak yaymaz) kirlenmesi yılda %15 oranında azalacaktı. Ancak bundan sonra her şey sessizleşti. Yeni içten yanmalı motorun yaratıcıları, bu bağlantının çok pahalı olması nedeniyle bunu motive etti, ancak "üzerinde çalışıyorlar." Amonyak otomotiv endüstrisi için neden çekici?

Avantajları

Birçoğu var ve ilki bazılarına beklenmedik görünebilir. Amonyak, yakıt görevi gören hidrojen için ideal bir depolama tesisi görevi görebilir. Kullanmadan önce -253°C'deki tanklarda basınç altında saklanmalıdır. Amonyak -33°C'de saklanır.


İkincisi yüz yıldır küresel tarımda kullanılmaktadır, dolayısıyla ürünün üretimi ve taşınmasıyla ilgili altyapı güvenli bir şekilde mevcuttur. Gezegendeki üretim hacmi 180 milyon ton olup, 120 limanda buna karşılık gelen terminaller bulunmaktadır.


İkinci artı enerji yoğunluğudur. Sıvılaştırılmış hidrojen için bu gösterge 8,5 MJ/l düzeyindedir. Sodyum-azot bileşiği için ise bu rakam 12,7 MJ/l'dir. Elektrikli otomobillerde bulunan lityum iyon pillerle karşılaştırıldığında amonyak için bu parametre dokuz kat daha yüksektir. Benzin veya uçak gazyağıyla karşılaştırıldığında daha az yanıcıdır ancak nispeten daha ekonomiktir. İçten yanmalı motorlardan bahsedersek, amonyağın ilginç bir özelliği de vardır - patlama direnci. Oktan sayısı 130'dur (araştırma yöntemi).


Ve bu kimyasal bileşiğin temel avantajı çevre güvenliğidir. İçten yanmalı motorlarda amonyak kullanımı, bugün gezegende bir milyardan fazla arabanın dolaşmasını "sağlayan" zararlı karbondioksit emisyonlarını azaltacaktır. Dezavantajları ne olacak?

Olumsuz yönler

Bunlar bileşiğin iyi bilinen keskin kokusunu içerir. Ağız ve burun mukozasını, solunum yollarını tahriş edebilir ve öksürüğe neden olabilir. Öte yandan herhangi bir alete gerek kalmadan amonyak sızıntılarının anında tespit edilmesine yardımcı olur. Sağlığa zararından bahsedersek metanolden dört kat “daha ​​iyidir”. Ancak amonyak insanlar ve çevre için zehirlidir. İçten yanmalı bir motorda kullanılacaksa sızdırmazlığın mükemmel olması gerekir.


Diğer bir dezavantaj, alkali özelliklere sahip olduğu için maddenin agresifliğidir. Amonyak motordaki tüm bakır, bronz ve kauçuk parçaları yok edecektir. Diğer bir sorun ise zayıf ateşlemedir. Bu, bileşiğe asetilen veya hidrojen eklenerek çözülür. Dizel motorlarda amonyak kullanılıyorsa, sıkıştırma oranının 35'e ve emme manifoldundaki sıcaklığın +150°'ye çıkarılması gerekecektir.


Ancak her zamanki ayarlarınızı kaydedebilirsiniz. Ancak daha sonra sıkıştırma oranını 12-14'e düşürecek katkı maddeleri (dimetilhidrazin, amil nitrat) eklemeniz gerekecektir. Diğer bir sorun ise amonyağın tam olarak yanmaması, egzoz gazlarının zehirli maddeler içerebilmesidir. Bu nedenle bir arıtma sonrası sisteme ihtiyaç duyulacaktır.


En iyi seçenek, bileşiğin (taşıyıcı görevi görecek) nitrojen ve hidrojene ayrışmasına yardımcı olacak ucuz bir katalizör bulmak ve ancak o zaman ikincisini yakıt olarak kullanmaktır. Bu bugün mümkündür. Ancak bölme asistanının rolü iridyum bileşikleri tarafından oynanır ve bu çok pahalıdır.

Beklentiler

Şu anda amonyak üretimi etkileyici boyutlara ulaştı. Para açısından bakıldığında, bu ürünün küresel pazarının 2025 yılına kadar 81,42 milyar dolar olacağı tahmin ediliyor. Şu ana kadar hiç kimse büyük ölçekte amonyakla çalışan içten yanmalı motorlara sahip arabalar yapmak istemiyor. En büyük engel ise şehirlerdeki alanın kısıtlı olması nedeniyle maddenin insanlara ve doğaya zarar vermesidir. Başka bir şey de gemilerdir: okyanus ve deniz alanları zararlı bileşiklerin buharlaşmasına yardımcı olacaktır. Pratik anlamda MAN Enerji Çözümleri, Güney Koreli uzmanlarla birlikte, elektrik santrali amonyakla çalışacak bir tanker inşa etmeye başladı bile. Norveç de çok geride değil: Equinor, Viking Energy gemisini bu yakıta dönüştürüyor. Çalışmaların bu yıl tamamlanması gerekiyor.


Japonya "aynı yöne bakıyor": 2020'de NYK Line şirketi, motoru amonyakla çalışacak bir gemi inşa etmeyi planladığını duyurdu. Bağlantının havacılıkta kullanımına gelince, fikir hala araştırma aşamasındadır, ancak 1960'larda daha önce de belirtildiği gibi girişimler olmuştur ve başarısızlıkla sonuçlanmamıştır.


İçten yanmalı motorlarda saf amonyağın geniş ölçekli kullanımı henüz mümkün değildir. Bileşik, başka bir yakıt türü olan hidrojenin taşıyıcısı olarak veya benzin veya dizel yakıta ilave olarak kullanılabilir. Amonyağın otomobil içten yanmalı motorlarında kullanımına ilişkin araştırmalar tüm dünyada devam ediyor; sadece sonuçları beklememiz gerekiyor.