Estrategias para aumentar la participación de la energía de hidrógeno en un motor de doble combustible hidrógeno-queroseno para la aviación general sostenible
Autores: Reitmayr, Christian; Hofmann, Peter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estrategias para aumentar la participación de la energía de hidrógeno en un motor de doble combustible hidrógeno-queroseno para la aviación general sostenible
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Emisiones de CO2
Aviación general
Combustión de hidrógeno de doble combustible
Fenómenos de combustión anormales
Inyección de agua
Relación aire-combustible
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Reducir las emisiones de CO2 en la aviación general es un desafío crítico, donde las tecnologías de baterías eléctricas y celdas de combustible enfrentan limitaciones en densidad de energía, costo y robustez. Como resultado, la combustión de hidrógeno (H2) a doble combustible es una alternativa prometedora, pero su implementación práctica está limitada por fenómenos de combustión anormales como el golpeteo y la pre-ignición, que restringen la proporción de energía de H2 alcanzable. En respuesta a estos desafíos, este documento se centra en estrategias para mitigar estos fenómenos de combustión irregulares mientras se aumenta efectivamente la proporción de energía de H2. Se realizaron evaluaciones experimentales en un banco de pruebas de motor utilizando un motor de H2 a doble combustible de un cilindro (queroseno Jet A-1), utilizando dos estrategias, incluida la inyección de agua (WI) y el aumento de la relación aire-combustible (AFR) al incrementar la presión de sobrealimentación. Además, se examinan y discuten en detalle características cruciales de combustión y emisiones, contribuyendo a una comprensión integral de los resultados. Los resultados indican que estas estrategias aumentan notablemente la máxima proporción de energía de hidrógeno posible, con beneficios potenciales para la reducción de emisiones y la mejora de la eficiencia. Finalmente, a través del uso de simulaciones 0D/1D, este documento ofrece análisis críticos de termodinámica y pérdidas de eficiencia de las estrategias, mejorando la comprensión de su impacto general.
Descripción
Reducir las emisiones de CO2 en la aviación general es un desafío crítico, donde las tecnologías de baterías eléctricas y celdas de combustible enfrentan limitaciones en densidad de energía, costo y robustez. Como resultado, la combustión de hidrógeno (H2) a doble combustible es una alternativa prometedora, pero su implementación práctica está limitada por fenómenos de combustión anormales como el golpeteo y la pre-ignición, que restringen la proporción de energía de H2 alcanzable. En respuesta a estos desafíos, este documento se centra en estrategias para mitigar estos fenómenos de combustión irregulares mientras se aumenta efectivamente la proporción de energía de H2. Se realizaron evaluaciones experimentales en un banco de pruebas de motor utilizando un motor de H2 a doble combustible de un cilindro (queroseno Jet A-1), utilizando dos estrategias, incluida la inyección de agua (WI) y el aumento de la relación aire-combustible (AFR) al incrementar la presión de sobrealimentación. Además, se examinan y discuten en detalle características cruciales de combustión y emisiones, contribuyendo a una comprensión integral de los resultados. Los resultados indican que estas estrategias aumentan notablemente la máxima proporción de energía de hidrógeno posible, con beneficios potenciales para la reducción de emisiones y la mejora de la eficiencia. Finalmente, a través del uso de simulaciones 0D/1D, este documento ofrece análisis críticos de termodinámica y pérdidas de eficiencia de las estrategias, mejorando la comprensión de su impacto general.