Nghiên cứu tận dụng nhiệt khí thải tạo nhiên liệu giàu hydro để giảm phát thải độc hại cho động cơ xăng

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................. 4
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ ....................................................................................... 7
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 9
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 9
2. Lịch sử nghiên cứu.............................................................................................. 9
3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu. ............... 10
4. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới trong luận văn ................................... 11
5. Phƣơng pháp nghiên cứu. ................................................................................. 11
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU HY-ĐRÔ........................................... 12
1.1. Đặc điểm phát thải của động cơ xăng và các thành phần phát thải. .............. 12
1.1.1. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự phát thải độc hại ...................................... 13
1. Ảnh hƣởng của thiết kế động cơ .............................................................. 13
2. Ảnh hƣởng của các chế độ hoạt động của động cơ .................................. 14
1.1.2 Các biện pháp giảm phát thải độc hại ...................................................... 14
1. Tối ƣu hóa kết cấu .................................................................................... 15
2. Các biện pháp xử lý khí thải..................................................................... 16
3. Dùng nhiên liệu thay thế có nồng độ phát thải độc hại thấp .................... 17
1.2. Nhiên liệu hy-đrô và các phƣơng pháp sản xuất nhiên liệu hy-đrô ............... 20
1.2.1. Đặc điểm của nhiên liệu hy-đrô.............................................................. 20
1. Tính chất vật lý của hy-đrô ...................................................................... 20
2. Tính chất cháy của hyđro ......................................................................... 21
1.2.2. Các phƣơng pháp sản xuất nhiên liệu hy-đrô ......................................... 25
1. Điện phân nƣớc (EW) .............................................................................. 25
2. Biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu các-bua-hy-đrô với hơi nƣớc (SR) ............ 26
3. Ô xy-hóa không hoàn toàn nhiên liệu các bua hyđro (PO) ...................... 26
4. Biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu các- bua- hy-đrô với CO2 ......................... 27

5. Kết hợp ô xy hóa không hoàn toàn và phản ứng nhiệt hóa nhiên liệu cácbua-hy-đro với hơi nƣớc (ATR) ................................................................... 27
1.3. Phƣơng pháp cung cấp và đặc tính của động cơ sử dụng nhiên liệu hy-đrô . 29
1.3.1. Hy-đrô đƣợc cung cấp từ ngoài động cơ ................................................ 30
1. Động cơ chạy chỉ sử dụng hyđro ............................................................. 30
2. Động cơ sử dụng nhiên liệu kép hyđro – xăng ........................................ 34
3. Động cơ sử dụng nhiên liệu kép hyđro – diesel ....................................... 38
1.3.2. Hy-đrô đƣợc cung cấp ngay trên động cơ .............................................. 41
Chƣơng 2. MÔ HÌNH HOÁ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HY-ĐRÔ NHỜ BIẾN ĐỔI
NHIỆT HOÁ XĂNG VỚI HƠI NƢỚC TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI .............. 43
2.1. Giới thiệu chung. ........................................................................................... 43
2.2. Nhiệt khí thải và khả năng tận dụng. ............................................................. 43

1


2.3. Sơ đồ hệ thống tạo và cung cấp hy-đrô trên động cơ .................................... 44
2.3.1. Sơ đồ cấu tạo .......................................................................................... 44
2.3.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................. 44
2.4. Các mô hình tính toán .................................................................................... 45
2.4.1. Giới thiệu chung ..................................................................................... 45
2.4.2. Các phản ứng xúc tác biến đổi nhiệt hóa xăng với hơi nƣớc ................. 45
2.4.3 Tốc độ phản ứng ...................................................................................... 46
2.4.4 Mô hình truyền nhiệt sấy nóng bộ xúc tác .............................................. 48
2.4.5 Mô hình phản ứng xúc tác tạo nhiên liệu giàu hy-đrô............................. 50
2.4.6 Các điều kiện đầu và điều kiện biên ........................................................ 52
2.3 Kết quả tính toán ............................................................................................. 53
2.3.1 Ảnh hƣởng của tỷ lệ nƣớc/nhiên liệu đến năng suất tạo hy-đrô.............. 54
2.3.3 Ảnh hƣởng của tốc độ không gian đến năng suất tạo hy-đrô .................. 57
2.3.3 Ảnh hƣởng của chiều dài bộ xúc tác đến năng suất tạo hy-đrô ............... 59
2.4 Kết luận chƣơng 2 ........................................................................................... 60

Chƣơng 3 THIẾT KẾ BỘ XÚC TÁC ....................................................................... 61
3.1 Cơ sở thiết kế .................................................................................................. 61
3.2. Lựa chọn kích thƣớc. ..................................................................................... 62
3.3. Bản vẽ thiết kế. .............................................................................................. 63
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ........................................................................... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 67

2


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong các công
trình nào khác!

Hà Nội, ngày 26 tháng 03 năm 2013

Tác giả

Trịnh Xuân Phong

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CO

: Khí mô-nô-xít –các-bon

CO2

: Khí Đi-ôxit-các-bon

CH4

: Khí mê-tan

HC

: Hyđôcácbon

NOX

: Các loại ô-xít ni-tơ

H2

: Khí hy-đrô

HC

: Hàm lƣợng hy-đrô-các-bon

N2

: Khí Nitơ

O2

: Khí Oxy

CH

: gốc nhiên liệu hoá thạch hy-đrô-các-bua

CNG

: Nhiên liệu khí thiên nhiên nén

LNG

: Khí thiên nhiên hoá lỏng

LPG

: Khí dầu mỏ hoá lỏng

EGR

: Bộ luân hồi khí thải

αz

: Góc đánh lửa sớm

IMEP

:Áp suất chỉ thị trung bình có ích

BTE

:Hiệu suất nhiệt có ích

BSF

:Suất tiêu hao nhiên liệu có ích

ppm

:Một phần triệu

λ

: Hệ số dƣ lƣợng không khí

W/F

: Tỉ lệ nƣớc-nhiên liệu

NTP

:Điều kiện nhiệt độ 20 oC, 1at

FSC

:Suất tiêu hao nhiên liệu

BFS

:Suất tiêu hao nhiên liệu có ích

ESA

: Hệ thống đánh lửa điều khiển bằng máy tính

4


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tính chất vật lý của hy-đrô .......................................................................21
Bảng 1.2. Tính chất cháy của một số loại nhiên liệu ................................................21
Bảng 1.3. Ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng pháp sản xuất hy-đrô ............................29
Bảng 2.1. Dữ liệu động học của các phản ứng..........................................................47
Bảng 2.2. Hằng số cân bằng của các phản ứng .........................................................47
Bảng 2.3. Hằng số hấp thụ của các thành phần khí ..................................................48
Bảng 2.4. Đặc điểm của bộ xúc tác ...........................................................................50

5


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển lƣợng phun nhờ cảm biến ô-xy [15] .............15
Hình 1.2 Các phƣơng pháp sản xuất nhiên liệu hy-đrô.............................................25
Hình 1.3. Các phƣơng án cung cấp H2 cho động cơ .................................................30
Hình 1.4. Kết cấu của cụm ống hút của động cơ nhiên liệu kép...............................35
Hình 2.1. Các thành phần cân bằng nhiệt .................................................................43
Hình 2.2 Mô hình phản ứng nhiệt hóa của nhiên liệu với hơi nƣớc .........................44
Hình 2.3 Mô hình truyền nhiệt sấy nóng bộ xúc tác .................................................49
Hình 2.4 Mặt cắt bộ xúc tác ......................................................................................49

Hình 3.1 Cấu tạo bộ xúc tác ......................................................................................63
Hình 3.2 Cấu tạo bộ luân hồi khí thải .......................................................................63
Hình 3.3. Cấu tạo bộ xúc tác .....................................................................................64
Hình 3.4. Cấu tạo vỏ bộ xúc tác ................................................................................64

6


DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 1.1 Đặc tính phát thải của động cơ xăng ........................................................12
Đồ thị 1.2 Ảnh hƣởng của λ và (αz) tới FSC và phát thải .........................................13
Đồ thị 1.3 Ảnh hƣởng của EGR tới sự phát thải của động cơ xăng..........................16
Đồ thị 1.4 Đặc điểm phát thải trên động cơ xăng trang bị bộ xác tác .......................17
Đồ thị 1.5 Phạm vi cháy của một số loại nhiên liệu..................................................22
Đồ thị 1.6 Nhiệt độ tự cháy của một số loại nhiên liệu [37] ....................................22
Đồ thị 1.7 Tốc độ của ngọn lửa của một số hỗn hợp khí ..........................................23
Đồ thị 1.8. Năng lƣợng đánh lửa của một số loại nhiên liệu ....................................24
Đồ thị 1.9 So sánh IMEP khi thay đổi nhiên liệu và phƣơng pháp phun [26] ..........31
Đồ thị 1.10 So sánh BTE của động cơ hy-đrô và động cơ xăng ...............................32
Đồ thị 1.11 So sánh mô men giữa động cơ hy-đrô và động cơ xăng ........................32
Đồ thị 1.12. So sánh công suất giữa động cơ hy-đrô và động cơ xăng .....................33
Đồ thị 1.13 So sánh BSFC của động cơ H2 ở chế độ toàn tải [29] ..........................33
Đồ thị 1.14. So sánh mô-men và công suất của động cơ hy-đrô khi thay đổi phƣơng
pháp cung cấp nhiên liệu ...........................................................................................34
Đồ thị 1.15 Sự thay đổi BMEP khi thay đổi lƣợng hy-đrô cung cấp ........................35
Đồ thị 1.16. Sự thay đổi BTE khi thay đổi lƣợng hy-đrô cung cấp ........................36
Đồ thị 1.17. Đặc tính mô-men theo tốc độ khi thay đổi lƣợng hy-đrô cung cấp ......36
Đồ thị 1.18 SFC của động cơ khi thay đổi hy-đrô cung cấp [42] .............................37
Đồ thị 1.19 Phát thải của động cơ khi thay đổi lƣợng hy-đrô cung cấp [28] ...........38
Đồ thị 1.20 áp suất xi-lanh của động cơ lƣỡng nhiên liệu khi thay đổi lƣợng hy-đrô

cung cấp.....................................................................................................................39
Đồ thị 1.21. Hiệu suất nhiệt và phát thải trên động cơ hy-đrô/diesel .......................39
Đồ thị 1.22 Đặc tính mô men theo tốc độ khi thay đổi lƣợng hy-đrô cung cấp .......40
Đồ thị 1.23 SFC khi thay đổi lƣợng hy-đrô cung cấp ...............................................40
Đồ thị 2.1 Hàm lƣợng CO, H2 và H2O trong sản phẩm ở các W/F khác nhau .........54
Đồ thị 2.2 Hiệu quả biến đổi của BXT với W/F khác nhau khi V=5000/h. .............55
Đồ thị 2.3 Lƣu lƣợng xăng tiêu thụ và lƣu lƣợng hy-đrô tạo ra trên 1 kg xăng tiêu
thụ với W/F thay đổi khi V=5000/h ..........................................................................56
Đồ thị 2.4 Năng suất tạo hy -đrô ở các tỷ lệ nƣớc khác nhau với V=5000/h ...........56
Đồ thị 2.5 Nhiệt lƣợng tiêu thụ để biến đổi 1 kg xăng và nhiệt lƣợng BXT hấp thụ
với W/F thay đổi khiV=5000/h .................................................................................57

7


Đồ thị 2.6 Hàm lƣợng CO, H2 và xăng khi W/F=3,16, tốc độ không gian thay đổi .58
Đồ thị 2.7 Hiệu quả biến đổi nhiệt hóa xăng của BXT khi W/F=3,16, tốc độ không
gian thay đổi ..............................................................................................................58
Đồ thị 2.9 Hàm lƣợng CO, H2 và H2O trong sản phẩm khi W/F=3,16 V= 5000/h ..59
Đồ thị 2.10 Hiệu quả biến đổi nhiệt hoá xăng dọc theo chiều dài bộ xúc tác khi
W/F=3.16, V=5000/h ................................................................................................60

8


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong thời kỳ công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nƣớc cùng với sự đi lên của
các ngành kinh tế, động cơ đốt trong ngày càng giữ một vai trò quan trọng và đƣợc
ứng dụng nhiều trên các lĩnh vực khác nhau nhƣ trong nông nghiệp, công nghiệp,

giao thông vận tải cũng nhƣ nhiều ngành kinh tế khác.
Sự gia tăng nhanh về số lƣợng động cơ đốt trong sử dụng đã khiến cho nguồn
nhiên liệu ngày càng cạn kiệt môi trƣờng ngày càng ô nhiễm do khí thải độc hại.
Chính vì vậy vấn đề đặt ra cho các nhà nghiên cứu là làm thế nào để tiết kiệm
nhiên liệu và giảm đƣợc ô nhiễm khí thải trong quá trình sử dụng động cơ. Các
hƣớng nghiên cứu gần đây là sử dụng nhiên liệu thay thế hoàn toàn hoặc là thay
thế một phần nhiên liệu truyền thống. Ví dụ nhƣ: nhiên liệu LPG, CNG, Hy-đrô,
E5, E10.... Đây là một một vấn đề có tầm ảnh hƣởng toàn cầu, nó liên quan tới an
ninh năng lƣợng của các quốc gia và đảm bảo sự phát triển bền vững cho nhân
loại. Trong khi vẫn chƣa tìm ra đƣợc nguồn nhiên liệu thay thế mới cho động cơ
truyền thống thì tối ƣu hoá quá trình làm việc của động cơ nhằm tiết kiệm nhiên
liệu và chống ô nhiễm môi trƣờng vẫn là một trong những đề tài mang tính cấp
thiết hàng đầu đối với ngành động cơ đốt trong
2. Lịch sử nghiên cứu
Có rất nhiều các nhà khoa học đã nghiên cứu về vấn đề này tiêu biểu nhƣ
Jonathan Nieminen, Faculty of Engineering and Applied Science, University of
Ontario Institute of Technology. Changwei Ji, College of Environmental and
Energy Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China.
Alberto Boretti, University of Ballarat, PO Box 663, Ballarat, 3353 VIC,
Australia. Hoang Dinh Long, Ha Noi University Sicence and Technology…. Các
nhà khoa học này đã nghiên cứu cả lý thuyết và thực nghiệm để tìm ra hiệu quả
của hy-đrô trong vấn đề cải thiện quá trình cháy của động cơ đốt trong. Nhiên liệu
này có ƣu điểm là cháy nhanh, trị số ốc-tan cao nên cho phép động cơ có thể làm
việc ở tốc độ rất cao, nhờ đó mà dễ dàng tăng công suất động cơ. Thêm nữa, khí

9


thải của động cơ hy-đrô rất sạch, giới hạn thành phần hỗn hợp để đảm bảo khả
năng cháy tốt rất rộng nên động cơ có thể làm việc với hỗn hợp rất loãng, góp

phần làm tăng tính kinh tế sử dụng động cơ. Tuy nhiên, nhiên liệu hy-đrô có
nhƣợc điểm so với nhiên liệu truyền thống là nhiệt trị mole rất thấp nên nếu không
thay đổi kết cấu động cơ khi chuyển từ động cơ chạy xăng hoặc diesel sang động
cơ chạy hoàn toàn bằng hy-đrô thì công suất động cơ sẽ bị giảm nhiều. Thêm nữa,
việc sản xuất, vận chuyển và tích trữ bảo quản nhiên liệu hy-đrô đủ để thay thế
hoàn toàn nhiên liệu truyền thống khá khó khăn và tốn kém do nhiên liệu có tỷ
trọng rất thấp.
Chính vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu quan tâm đến việc sử dụng hy-đrô nhƣ một
thành phần phụ gia cho nhiên liệu truyền thống. Với phƣơng pháp này, chỉ cần cấp
một tỷ lệ nhỏ hy-đrô vào trong động cơ để hòa trộn với nhiên liệu. Nhờ đặc tính
cháy nhanh, hy-đrô sẽ giúp đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu chính tốt hơn nên giảm
đƣợc thành phần độc hại khí thải. Vấn đề đặt ra là cần có nguồn cung cấp hy-đrô
ổn định và tiện lợi ngay trên xe để động cơ hoạt động liên tục với hỗn hợp nhiên
liệu nói trên.
3. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu.
Đề tại này hƣớng tới nghiên cứu tạo ra và cung cấp nhiên liệu hy-đrô cho động
cơ bằng phƣơng pháp phản ứng xúc tác một phần nhiên liệu xăng với hơi nƣớc
nhờ nhiệt khí thải của động cơ. Mục đích của đề tài là nghiên cứu khả năng tạo hyđrô bằng phƣơng pháp biến đổi nhiệt hoá nhiên liệu xăng với hơi nƣớc nhờ tận
dụng nhiệt khí thải của động cơ và từ đó xác định các thông số làm việc tối ƣu của
bộ xúc tác biến đổi nhiệt hoá nhiên liệu phục vụ tính toán thiết kế bộ xúc tác. Nội
dung luận văn gồm ba phần:
Thứ nhất là nghiên cứu các tính chất của nhiên liệu hy-đrô, phƣơng pháp tạo ra
hy-đrô, ảnh hƣởng của nhiên liệu hy-đrô tới đặc tính làm việc của động cơ đã đƣợc
đã đƣợc nghiên cứu lý thuyết hoặc chứng minh bằng thực nghiệm.
Thứ hai là nghiên cứu mô hình hoá quá trình biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu xăng

10


với hơi nƣớc nhờ tận dụng nhiệt khí thải để xác định các thông số tối ƣu của quá

trình xúc tác phục vụ thiết kế bộ xúc tác.
Thứ ba là tính toán thiết kế sơ bộ bộ xúc tác cho động cơ của xe Dream II
100cc do Honda sản xuất
4. Các luận điểm cơ bản và đóng góp mới trong luận văn
Sử dụng mô hình 2 chiều để tính toán các quá trình truyền nhiệt và biến đổi
khối lƣợng trong bộ xúc tác ứng dụng trên động cơ của xe Dream II dung tích
buồng đốt là 110 cc. Kết quả cho thấy:
- Sự làm việc của bộ xúc tác phụ thuộc vào tỉ lệ nƣớc/nhiên liệu (W/F)và vận
tốc không gian trong quá trình cấp nhiên liệu hoà trộn.
-Chế độ tối ƣu cho kết quả chuyển đổi cao và lƣợng hy-đrô là cao nhất khi
nhiệt độ khí thải khoảng 600oC, tỉ lệ W/F là 3,16:1 về khối lƣợng với tốc độ không
gian nhỏ hơn 5000/h. Ở chế độ này thì lƣợng xăng chuyển đổi lên tới 80% và thu
đƣợc 70% hy-đrô khô và 1g xăng có thể sản xuất 0.206 mol hy-đrô
- Nhiệt lƣợng của khí thải cấp cho bộ xúc tác có thể chuyển đổi ít nhất 10%
khối lƣợng nhiên liệu của động cơ tiêu thụ
Quá trình nghiên cứu xác định rằng: nhiệt hoá xăng và hơi nƣớc là phƣơng
pháp thuận lợi hiệu quả để sản xuất khí giàu hy-đrô cung cấp cho động cơ xăng
5. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu xăng với
hơi nƣớc nhờ tận dụng nhiệt khí thải bằng phƣơng pháp mô hình hoá để xác định
tỷ lệ tối ƣu W/F, điều kiện nhiệt độ và tải trọng của bộ xúc tác để cho sản lƣợng
hy-đrô lớn nhất.
Phƣơng pháp tính toán là phƣơng pháp sai phân hữu hạn kết hợp với NewtonRaphsan đƣợc áp dụng trong đề tài này để giải hệ phƣơng trình phi tuyến của mô
hình toán. Việc giải đƣợc lập trình trên ngôn ngữ FORTRAN.

11


Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU HY-ĐRÔ
1.1. Đặc điểm phát thải của động cơ xăng và các thành phần phát thải.

Các thành phần độc hại trong khí thải trên động cơ xăng không trang bị hệ
thống kiểm soát khí thải gồm có NOx, CO và HC đƣợc phát sinh từ ba nguồn phát
thải với tỉ lệ phần trăm là:
- 100% NOx, CO và 60% HC đƣợc phát ra ở khí thải động cơ
- Khoảng 20% HC đƣợc phát sinh bởi hiện tƣợng lọt khí trong hộp trục khủy.
- Khoảng 20% HC còn lại đƣợc phát sinh do bốc hơi từ thùng chứa xăng, hệ
thống nhiên liệu, chế hòa khí…

Đồ thị 1.1 Đặc tính phát thải của động cơ xăng
Nếu không trang bị bộ xử lý khí thải thì các thành phần độc hại lần lƣợt có tỉ lệ
nhƣ sau:
CO: 0,2 đến 5% thể tích nhiên liệu tiêu thụ, HC: 300 đến 6000 ppmc1 (một
phần triệu theo phƣơng pháp ion hóa FIA hoặc FID), NOx: từ 50 đến 2000 ppm
Phát thải CO cao ở chế độ không tải và toàn tải, khi động cơ làm việc với hòa
khí giàu, HC phát thải cao ở chế độ không tải, trong quá trình hâm nóng động cơ,
tải non, khi tăng tốc và giảm tốc, NOx phát thải lớn nhất khi động cơ chạy đầy
tải.[15]

12


1.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát thải độc hại
1. Ảnh hưởng của thiết kế động cơ
*Tỉ số nén
Tỉ số nén càng cao thì áp suất có ích trung bình càng lớn, hiệu suất nhiệt càng
cao sẽ làm cho ngọn lửa cháy ở nhiệt độ cao khiến cho NOx dễ dàng hình thành.
*Thời điểm đánh lửa
Sự tăng giảm góc đánh lửa sớm (αz) sẽ làm ảnh hƣởng đến sự hình thành CO
trong khí xả. Khi (αz) giảm, quá trình cháy sẽ kéo dài trên đƣờng giãn nở, áp suất
giảm tại đây. Điều đó làm cho điều kiện cháy lên xấu đi, cháy không hoàn toàn sẽ

dễ dàng diễn ra, do đó sẽ làm tăng nồng độ CO trong khí xả.

Đồ thị 1.2 Ảnh hƣởng của λ và (αz) tới FSC và phát thải
Riêng đối với HC, (αz) tăng, áp suất hỗn hợp tăng đột biến nên xuất hiện sự
chảy rối tức thì của hỗn hợp và hiện tƣợng dập tắt màng lửa xảy ra sớm hơn nên
HC tăng. Việc giảm (αz) có thể giảm NOx và HC song tính kinh tế nhiên liệu và
công suất động cơ sẽ yếu đi.

13


(αz) có ảnh hƣởng mạnh đến sự phát sinh NO. Khi tăng (αz), điểm bắt đầu cháy
xuất hiện sớm hơn trong chu trình công tác, áp suất cực đại xuất hiện gần ĐCT
hơn do đó giá trị của nó cao hơn. Vì vậy, tăng (αz) cũng làm tăng nhiệt độ cực đại.
Mặt khác, vì thời điểm cháy bắt đầu sớm hơn nên thời gian tồn tại của khí cháy ở
nhiệt độ cao cũng kéo dài. Hai yếu tố này đều tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình
thành NO.
Tóm lại, tăng (αz) làm tăng nồng độ NO trong khí xả. Trong điều kiện vận
hành bình thƣờng của động cơ, giảm (αz) 10 độ có thể làm giảm nồng độ NO từ 20
÷ 30% ở cùng áp suất cực đại của động cơ.[17]
*Thời điểm đóng mở xúpáp và góc trùng điệp
Để tăng công suất động cơ thì thời điểm mở xupáp quyết định đến lƣợng hòa
khí đƣa vào buồng đốt, nhƣng thời gian mở quá lâu sẽ xảy ra hiện tƣợng khí xả lẫn
vào khí nạp trong thời kỳ trục điệp làm tăng lƣợng HC
Ngoài ra thì hình dạng buồng cháy, sự chuyển động rối của dòng khí cũng ảnh
hƣởng đến đặc tính phát thải của động cơ xăng.[15]
2. Ảnh hưởng của các chế độ hoạt động của động cơ
* Tỉ lệ không khí/nhiên liệu (λ)
Tỉ lệ không khí/nhiên liệu ảnh hƣởng vô cùng lớn tới sự phát thải của động cơ,
nếu nhiên liệu càng giàu (λ<1) thì sự phát thải CO, HC và tiêu hao nhiên liệu là rất

lớn, trong khi đó (λ=1) thì CO, HC và suất tiêu hào nhiên liệu gần nhƣ thấp nhất
nhƣng nồng độ NOx lại cao
*Nhiệt độ nước làm mát
Khi nhiệt độ nƣớc làm mát còn thấp, động cơ chƣa vào trạng thái làm việc thì
quá trình cháy diễn ra không hoàn hảo làm phát sinh CO và HC…….
* Các chế độ hoạt động ngắn của động cơ như tăng tốc, giảm tốc
Khi tăng tốc, hoặc giảm tốc đều làm cho cho hòa khí đậm đặc vì không khí cấp
vào không kịp so với nhiên liệu làm đều làm tăng hàm lƣợng HC và CO.
1.1.2 Các biện pháp giảm phát thải độc hại
Nhìn chung các biện pháp giảm phát thải độc hại đƣợc chia thành ba nhóm:

14


- Nhóm thứ nhất bao gồm các biện pháp giảm tối thiểu nồng độ độc hại bằng
cách tối ƣu hoá chất lƣợng đốt cháy thông qua việc tối ƣu hoá kết cấu động cơ.
- Nhóm thứ hai bao gồm các biện pháp xử lý khí thải để chuyển đổi khí thải
thành khí trơ trƣớc khi thải ra ngoài môi trƣờng bằng cách sử dụng các phƣơng
pháp xử lý xúc tác.
- Nhóm thứ ba bao gồm các biện pháp liên quan đến cách thức sử dụng nhiên
liệu truyền thống và sử dụng nhiên liệu thay thế.
1. Tối ưu hóa kết cấu
* Điều chỉnh chính xác λ
Sự tiêu thụ nhiên liệu đồng nghĩa với sự phát thải, lƣợng tiêu thụ nhiên liệu
càng nhiều thì sự phát thải càng lớn. Để giảm phát thải thì trên ôtô hiện đại có lắp
thêm cảm biến ô-xy để cảm nhận nồng độ khí thải và giúp cho máy tính điều chỉnh
lƣợng phun hợp lý nhằm đảm bảo sao cho tỉ lệ hòa khí gần với lý tƣởng nhất

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý điều khiển lƣợng phun nhờ cảm biến ô-xy [15]
*Thiết kế hệ thống đánh lửa thích hợp

Để đảm bảo cho động cơ giảm phát thải thì nhiên liệu phải đƣợc đốt cháy hoàn
toàn, muốn vậy thì thời điểm đánh lửa phải luôn thay đổi theo tốc độ của động cơ
và năng lƣợng đánh lửa tại đầu bugi phải lớn. Vì vậy hầu hết các động cơ ngày
nay đều trang bị hệ thống đánh lửa theo chƣơng trình ESA nhằm kiểm soát góc
đánh lửa tối ƣu cùng với sự kiểm soát dòng sơ cấp để tăng năng lƣợng đánh lửa.
Ngoài ra để tăng năng lƣợng đánh lửa thì sử dụng bugi có kết cấu mới cũng đƣợc
áp dụng.[17]

15


* Tối ưu kết cấu buồng cháy, vị trí bugi, xupáp
Thí nghiệm của Bosch trên động cơ xăng thấy rằng vị trí bugi đặt ở trung tâm
thì lƣợng tiêu hao nhiên liệu và phát sinh HC nhỏ hơn so với bugi đặt không ở vị
trí trung tâm. Động cơ có 4 xupáp thì lƣợng HC sẽ giảm mạnh so với 2 xupáp, suất
tiêu hao nhiên liệu sẽ giảm hơn khi λ <1,25 [16]
*Luân hồi khí thải
Để giảm quá trình hình thành NOx trong khí thải khi nhiệt độ buồng đốt cao,
van EGR cho hồi lƣu một phần khí thải với mục đích làm bẩn khí nạp để giảm
nhiệt độ quá trình cháy, ngoài ra trên động cơ cũng có thể thiết kế góc trùng điệp
lớn cũng nhằm mục đích giảm NOx gọi là luân hồi nội tại [16]
Khi EGR mở càng lớn thì NOx giảm nhƣng đồng nghĩa với việc HC sẽ tăng
lên [ 15]

Đồ thị 1.3 Ảnh hƣởng của EGR tới sự phát thải của động cơ xăng
2. Các biện pháp xử lý khí thải
Khí thải trên động cơ xăng đƣợc xử lý bằng các phƣơng pháp sau đây
*Xử lý bằng bộ xúc tác ba tác dụng
Trên động cơ có trang bị bộ xúc tác khí thải và có lắp thêm cảm biến oxy thì sẽ
xử lý hầu hết khí thải độc hại trên động cơ xăng

16


Đồ thị 1.4 Đặc điểm phát thải trên động cơ xăng trang bị bộ xác tác
Hình trên thể hiện sự phát thải của động cơ xăng khi không trang bị bộ xúc tác
(nét gạch) và trang bị bộ xúc tác (nét liền), dễ dàng nhận thầy khi chạy với λ bằng
một thì nồng độ của các chất phát thải từ khí thải động cơ gần bằng không. [16]
*Hỗ trợ phản ứng trên đường thải
Phƣơng pháp này là đốt cháy tiếp khí xả CO và HC trong hệ thống thải bằng
cách nào đó để giảm trực tiếp lƣợng khí xả độc hại và đốt nóng nhanh bộ xử lý
xúc tác nhờ nhiệt phát sinh trong quá trình ô xy hoá HC và CO để bộ xúc tác
nhanh đạt tới nhiệt độ làm việc hiệu quả. [17 ]
* Giữ nhiệt trên đường thải.
Kỹ thuật này bao gồm các biện pháp để giảm sự mất mát nhiệt của khí thải
trƣớc khi đƣa vào bộ xử lý xúc tác để cải thiện quá trình hâm nóng bộ xúc tác để
nó nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc hiệu quả. [17 ]
3. Dùng nhiên liệu thay thế có nồng độ phát thải độc hại thấp
Hiện nay, với sự khan hiếm của dầu mỏ, các nƣớc bắt đầu quan tâm mạnh mẽ
đến các loại nhiên liệu thay thế xăng truyền thống. Tuy nhiên, ở khía cạnh ô nhiễm

17


khí xả, các nhiên liệu thay thế còn đƣợc đánh giá thân thiện hơn với môi trƣờng.
Có đƣợc điều này là do:
- Thành phần của chúng có tỉ lệ C/H trong cấu trúc phân tử thấp.
- Không có Ni-tơ , lƣu huỳnh, chì, ...
- Chỉ số ốc -tan, xê -tan cao.
- Giới hạn bắt lửa rộng, tốc độ lan truyền nhanh.

Vì thế, có thể loại trừ đƣợc nhiều chất nguy hại trong khí xả. Mặt khác, hàm
lƣợng phát thải CO2 cũng thấp hơn nếu so với xăng dầu truyền thống, giảm thiểu
hiệu ứng nhà kính.
*Cồn
Các loại cồn thƣờng đƣợc sử dụng làm nhiên liệu thay thế cho xăng là:
- Ethanol (C2H5OH),
- Methanol (CH3OH).
Pha ethanol vào xăng với tỷ lệ 5% (E5) hoặc 10% (E10) sẽ đƣợc xăng có phẩm
chất cao không ảnh hƣởng tới đặc tính làm việc và tuổi thọ của động cơ mà nồng
độ khí thải còn giảm so với động cơ xăng thông thƣờng [18]
*Khí hóa lỏng, LPG (Liquefied Petroleum Gas)
Đây là loại nhiên liệu thu đƣợc từ hóa lỏng các khí đồng hành thu đƣợc của các
túi dầu mỏ. Thành phần của LPG chủ yếu là propane C3H8 (60%) và bu-tan C4H10
(40%).
Trên một số thử nghiệm động cơ chạy bằng LPG, cho thấy các chất thải độc
hại đƣợc giảm nhƣ sau: HC giảm 30-50%, CO giảm 70-90%, NOx giảm 2030%.[19]
*Khí thiên nhiên hóa lỏng (CNG, LNG)
CNG và LNG có thành phần chính là khí mê-tan (81-98%), chỉ khác nhau ở
công nghệ để tồn trữ. Do tỉ lệ C/H có trong nhiên liệu thấp, vì thế khi cháy phát
thải ít CO2, lƣợng nhiên liệu cháy thừa thải trong khí xả ra môi trƣờng chủ yếu là
CH4, ít độc hại đến con ngƣời [19], khí thiên nhiên đã đƣợc ứng dụng nhiều trong
động cơ chạy nhiên liệu kép nhƣ xăng/CNG trên Ta-xi Dầu khí.

18


*Khí sinh học (biogas).
Bi-ô-ga thu đƣợc từ quá trình lên men yếm khí của các chất hữu cơ nhƣ: xác
động, thực vật, rác thải, chất thải chăn nuôi, chất thải sinh hoạt… Có thành phần
chủ yếu là mê-tan (60-68%), CO2 (20-32%), còn lại là các chất khí khác nhƣ H2S,

hơi nƣớc, ... Bi-ô-ga đang đƣợc nghiên cứu mạnh mẽ để làm nhiên liệu cho động
cơ đốt trong do phát thải ít CO2. Mặt khác, sử dụng bi-ô-ga còn gián tiếp bảo vệ
môi trƣờng từ việc sản xuất bi-ô-ga bằng chất thải hữu cơ trong sinh hoạt, trong
chăn nuôi, giảm lƣợng thải CH4 vào khí quyển gây hiệu ứng nhà kính. Tuy nhiên,
cần phải áp dụng nhiều biện pháp tinh lọc các tạp chất có trong bi-ô-ga trƣớc khi
dùng. [19]
*Nhiên liệu Hy-đrô
Bên cạnh các loại nhiên liệu thay thế nói trên, hy-đrô từ lâu đã đƣợc xem nhƣ
một loại nhiên liệu mong muốn cho động cơ đốt trong. Khác với các loại nhiên
liệu truyền thống, đây là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo và có thể đƣợc sản xuất từ
nguồn nƣớc vô tận và có khả năng sử dụng cho cả động cơ xăng và động cơ diesel.
Hy-đrô khi phản ứng với ô-xy tạo ra sản phẩm sạch, chỉ có nƣớc và không có
thành phần ô nhiễm nào, kể cả CO2 nên không gây ô nhiễm môi trƣờng và không
gây hiệu ứng nhà kính nhƣ khi sử dụng các loại nhiên liệu hóa thạch. Thêm nữa,
nhiên liệu này có ƣu điểm là cháy nhanh, trị số ốc tan cao, chống kích nổ tốt, nên
cho phép động cơ có thể làm việc ở tốc độ rất cao, tỷ số nén lớn, nhờ đó mà dễ
dàng tăng công suất động cơ. Giới hạn thành phần hỗn hợp để đảm bảo khả năng
cháy tốt rất rộng nên động cơ có thể làm việc với hỗn hợp rất loãng, =14, Do đó
động cơ có thể chạy hỗn hợp nghèo để giảm NOx và góp phần làm tăng tính kinh
tế sử dụng động cơ. Mặc dù vậy, nhiên liệu hy-đrô cũng có một số nhƣợc điểm so
với nhiên liệu xăng và diesel là nhiệt trị mole rất thấp nên nếu không thay đổi kết
cấu động cơ khi chuyển từ động cơ chạy xăng hoặc diesel sang động cơ chạy hoàn
toàn bằng hy-đrô thì công suất động cơ sẽ bị giảm nhiều. Thêm nữa, việc sản xuất,
vận chuyển và tích trữ bảo quản nhiên liệu hy-đrô đủ để thay thế hoàn toàn xăng
hoặc diesel khá khó khăn và tốn kém do nhiên liệu có tỷ trọng rất thấp. [20]

19


*Nhiên liệu giàu hydro

Chính vì một số nhƣợc điểm của nhiên liệu hy-đrô nói trên nên nhiều nhà
nghiên cứu quan tâm đến việc sử dụng hy-đrô nhƣ một thành phần phụ gia cho
nhiên liệu truyền thống. Với phƣơng pháp này, hy-đrô chỉ đƣợc cấp một tỷ lệ nào
đó vào trong động cơ để hòa trộn với nhiên liệu chính là xăng, Diesel, hoặc khí
thiên nhiên để tạo ra hỗn hợp nhiên liệu giàu hy-đrô (có hy-đrô ở trạng thái tự do
trong hỗn hợp). Nhờ đặc tính cháy nhanh, hy-đrô sẽ giúp đốt cháy hỗn hợp nhiên
liệu chính tốt hơn nên giảm đƣợc thành phần độc hại khí thải, mở rộng giới hạn
cháy và tăng tính chống kích nổ cho động cơ trong khi không thay đổi kết cấu
động cơ so với khi dùng xăng hoặc diesel. Vấn đề đặt ra là cần có nguồn cung cấp
hydro ổn định và tiện lợi ngay trên xe để động cơ hoạt động liên tục với hỗn hợp
nhiên liệu nói trên. [20]
1.2. Nhiên liệu hy-đrô và các phƣơng pháp sản xuất nhiên liệu hy-đrô
1.2.1. Đặc điểm của nhiên liệu hy-đrô
1. Tính chất vật lý của hy-đrô
Hy-đrô là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, chiếm 75% các vật chất
thông thƣờng theo khối lƣợng và trên 90% theo số lƣợng nguyên tử . Tuy vậy,
trên Trái Đất nó có rất ít trong khí quyển (1 ppm theo thể tích). Hy-đrô là chất khí
không màu, không mùi, khối lƣợng phân tử là 2,016. Hy-đrô là nguyên tố nhẹ nhất
trong bảng tuần hoàn hoá học. Tỉ trọng của nó nhỏ hơn 14 lần so với không khí
(0,08367 kg/m3 ở điều kiện và áp suất tiêu chuẩn). Hy-đrô ở dạng lỏng tại nhiệt độ
dƣới 20,30K. Hy-đrô có năng lƣợng cao nhất trên một đơn vị khối lƣợng trong tất
cả các loại nhiên liệu. Nhiệt trị của hy-đrô là 141,9 MJ/kg gấp gần ba lần so với
xăng.
Tính chất vật lý đặc trƣng của hy-đrô thì hầu hết có sự khác biệt so với các loại
nhiên liệu thông dụng là chúng không độc hại và nguy hiểm, chỉ có một số tính
chất về mặt lý thuyết thì có thể gây ra sự nguy hiểm trong quá trình bảo quản và
sử dụng. Một số tính chất vật lý quan trọng của hy-đrô đƣợc thể thiện ở bảng 1.1
dƣới đây

20

Tính chất

Hy-đrô

Mê-tan

Xăng

0,082

0,717

5,11

29,53

9,48

1,65

119,7

46,72

44,79

3,37

2,56

2,79

Tỉ trọng tại điều kiện 1 at và 300
K (kg/m3)
Thành phần hợp thức trong không
khí (% thể tích)
Giá trị nhiệt trị thấp
Năng lƣợng khi đốt cháy một kg
nhiên liệu ở tỉ lệ tối ƣu

Bảng 1.1. Tính chất vật lý của hy-đrô
2. Tính chất cháy của hyđro
Khi nghiên cứu hy-đrô là một loại phụ gia nhiên liệu để cải thiện quá trình
cháy của động cơ thì nhiên liệu hy-đrô có một số tính chất cháy quan trọng sau:
Hy-đrô

Phạm vi cháy rộng (% thể tích)

4-75

5,3-15,0

1,2-6,0

0,02

0,28

0,25

1,90

0,83

0,37-0,43

858

813

500-700

Năng lƣợng đánh lửa thấp nhất
(MJ)
Tốc độ màng lửa tại điều kiện
tiêu chuẩn (m/s)
Nhiệt độ tự cháy (K)

Mê-tan

Xăng

Tính chất

Bảng 1.2. Tính chất cháy của một số loại nhiên liệu
* Phạm vi cháy rộng
Phạm vi cháy rộng đặc trƣng cho khả năng có thể cháy ở của nhiên liệu với
không khí ở những tỉ lệ nhất định, hy-đrô có phạm vi cháy nằm giữa 4% đến 75%

lƣợng hy-đrô (tỉ lệ cháy tối ƣu là 29%) có trong hỗn hợp, tức là có thể làm việc
đƣợc với hoà khí nghèo. Trong khi đó một số loại nhiên liệu khác thì có phạm vi
cháy thấp hơn nhƣ khí tự nhiên là 5.3-15%, propane 2.1-10% và xăng là.2-6% [27].
Thông thƣờng, khi hỗn hợp càng nghèo thì phản ứng cháy của nhiên liệu sẽ tốt
hơn làm nhiên liệu đƣợc đốt kiệt hơn vì thế nâng cao tính kinh tế, thêm vào đó nó
sẽ làm nhiệt độ cuối quá trình cháy thấp hơn làm giảm bớt hàm lƣợng ô nhiễm

21


trong khí thải.Nhƣng khi động cơ làm việc ở giới hạn hỗn hợp nghèo cho phép, có
thể làm giảm công suất do giảm mật độ của chất cháy có trong của hỗn hợp không
khí nhiên liệu. [37]

Đồ thị 1.5 Phạm vi cháy của một số loại nhiên liệu
*Nhiệt độ tự cháy cao
Nhiệt độ tự cháy là một thông số vô cùng quan trọng, nó quyết định đến tỉ số
nén của động cơ tức là quyết định đến hiệu suất nhiệt của động cơ. Khi nhiệt độ tự
cháy cao có thể nâng cao tỉ số nén mà không sợ nhiên liệu tự cháy gây ra các hiện
tƣợng cháy không bình thƣờng. Tỉ số nén càng cao thì động cơ có thể làm việc với
hoà khí nghèo mà vẫn cho phép hiệu suất và công suất ra của động cơ cao. Nhiệt
độ tự cháy của hy-đrô cao (585 oC) cao gấp đôi của xăng nên đây là một ƣu điểm
lớn của nhiên liệu hy-đrô

Đồ thị 1.6 Nhiệt độ tự cháy của một số loại nhiên liệu [37]

22


*Tốc độ cháy nhanh

Hy-đrô có tốc độ cháy cao, tốc độ ngọn lửa của hy-đrô nhanh hơn so với xăng.
Khi λ=1 thì tốc độ cháy của hỗn hợp (không khí và hy-đrô ) gấp 6 lần tốc độ cháy
của hỗn hợp (không khí-mê tan) và hỗn hợp (không khí –xăng). [27]. Nhƣng với λ
càng lớn (hỗn hợp nghèo) thì tốc độ ngọn lửa giảm đáng kể vì lúc này mật độ chất
cháy giảm nên khoảng cách giữa các chất cháy ra tăng sẽ làm cản trở đến tốc độ
lan tràn màng lửa trong buồng đốt. Ngoài ra tốc độ cháy nhanh còn làm cho đặc
tính của động cơ sử dụng nhiên liệu hy-đrô ít nhạy với sự thay đổi hình dạng của
buồng cháy, sự chảy rối và xoáy của đƣờng ống nạp. Tốc độ cháy cao và khả năng
dễ cháy lớn còn giúp cho động cơ có khả năng khởi động động cơ tốt hơn

Đồ thị 1.7 Tốc độ của ngọn lửa của một số hỗn hợp khí
Tốc độ cháy nhanh làm cho áp suất và nhiệt độ cháy cao trong suốt quá trình
cháy của động co khi động cơ làm việc ở gần tỉ lệ hoà khí tối ƣu làm cho nhiệt độ
khí thải cao và dễ dàng hình thành NOx. Ngoài ra nó có thể gây ra tiếng ồn và
rung vì sự gia tăng áp suất quá nhanh trong buồng đốt
*Năng lượng đánh lửa thấp
Năng lƣợng đánh lửa thấp nên ƣu điểm đối với động cơ sử dụng nhiên liệu hyđrô là hệ thống đánh lửa đơn giản lại làm cho khó kiểm soát đƣợc vấn đề tự cháy
của nhiên liệu. Những đốm lửa trong thành xy lanh sẽ dễ dàng đốt cháy nhiên liệu
ngay cả khi van nạp chƣa kịp đóng sẽ gây ra hiện tƣợng tự cháy, cháy ngƣợc lại cổ

23


hút hoặc tạo ra sự tăng áp đột ngột trong xi lanh tạo nên tiếng gõ gây hƣ hỏng cho
động cơ.

Đồ thị 1.8. Năng lƣợng đánh lửa của một số loại nhiên liệu
*Khoảng dập tắt ngọn lửa nhỏ
Hy-đrô có một khoảng dập tắt ngọn lửa nhỏ, nhỏ hơn xăng (của hy-đrô là 0.6
mm của xăng là 2.0 mm). Do vậy ngọn lửa hy-đrô tiến sát gần với thành xilanh

hơn so với ngọn lửa của các loại nhiên liệu khác trƣớc khi bị dập tắt vì thế có thể
đốt cháy các thành phần nhiên liệu tại các vị trí mà ngọn lửa trong động cơ xăng
không thể đốt cháy đƣợc, nhƣ vậy nhiên liệu sẽ đƣợc đốt kiệt hơn tạo ra công suất
lớn hơn nâng cao tính kinh tế và đặc biệt là ít ô nhiễm môi trƣờng hơn vì hàm
lƣợng HC trong khí thải sẽ giảm xuống. [37]
*Độ khuyếch tán cao
Khả năng khuyếch tán trong không khí của nhiên liệu hy-đrô là vô cùng lớn.
Khí hy-đrô luôn có xu hƣớng rò rỉ tại những những lỗ và các mối ghép trên đƣờng
ống nhiên liệu áp thấp. Nó bằng 1,26 (dòng chảy tầng) tới 2.8 (dòng chảy rối) lần
so với sự rò rỉ của khí tự nhiên khi cùng diện tích rò rỉ. Khi nhiên liệu hy-đrô đƣợc
nén trong thùng với áp suất cao thì tốc độ của nhiên liệu khi bị rò rỉ có thể đạt tới
tốc độ 1308 m/s sẽ lớn hơn ba lần so với 449 m/s của khí tự nhiên. Nhƣng nếu
đƣợc trang bị làm nhiên liệu cho động cơ thì sẽ giúp cho quá trình hình thành hoà
khí một cách dễ dàng hoặc nếu có tai nạn do một nguyên nhân nào đó thì hy-đrô
sẽ thoát rất nhanh làm giảm nguy cơ cháy nổ, nâng cao tính an toàn khi sử dụng
nhiên liệu hy-đrô .[37]

24


*Mật độ rất thấp
Hy-đrô có mật độ thấp, nên vấn đề tích trữ để cung cấp cho động cơ là vấn đề
khó khăn. Để lƣu trữ đƣợc hy-đrô phải mất năng lƣợng để nén (200 at) hoặc hóa
lỏng hy-đrô và thùng chứa nhiên liệu phải là thùng chịu đƣợc áp suất cao. Năng
lƣợng để nén hoặc hoá lỏng hy-đrô là vô cùng lớn, mất nhiều năng lƣợng và phải
đầu tƣ lớn trang thiết bị để đảm bảo an toàn lao động. Một vấn đề khác là công
suất của động cơ bị ảnh hƣởng do mật độ năng lƣợng của hoà khí thấp, đây là
nhƣợc điểm lớn để có thể sử dụng nhiên liệu hy-đrô cho động cơ đốt trong
1.2.2. Các phương pháp sản xuất nhiên liệu hy-đrô
Có rất nhiều phƣơng pháp sản xuất ra hy-đrô nhƣ: tổng hợp từ tảo, oxy hóa

không hoàn toàn khí tự nhiên hoặc bi-ô-ga, nhiên liệu hóa thạch, nhiệt phân từ
sinh khối, khí hoá từ than đá, điện phân nƣớc, phản ứng biến đổi nhiệt hoá nhiên
liệu các-bua-hy-đrô và cồn với hơi nƣớc hoặc với khí CO2.... [32] Một số phƣơng
pháp điển hình đƣợc phân tích dƣới đây:

Hình 1.2 Các phƣơng pháp sản xuất nhiên liệu hy-đrô
1. Điện phân nước (EW)
Trong các thiết bị điện phân nƣớc công nghiệp đã đạt hiệu suất điện phân 7080% với mật độ dòng điện dƣới 1A/cm2, hiệu suất (về điện) trên 90% khi mật độ

25