氧氢混合气与生物柴油水乳液协同优化柴油机性能及减排机制研究

为解决柴油机NOx和颗粒物排放问题，研究人员探索了水包生物柴油乳液(WBE)与氧氢混合气(HHO)的协同作用。实验表明，WBE10+0.6 L/min HHO组合在低负荷下提升制动热效率(BTE)6.80%，降低NOx排放67.50%，为清洁能源技术提供新思路。

　　

柴油发动机作为现代工业的"动力心脏"，虽以高热效率著称，却长期背负着"环境杀手"的恶名——其排放的氮氧化物(NO_x)和碳烟颗粒是雾霾的主要推手。随着印尼政府强制推行含35%棕榈油生物柴油的B35政策，如何在保持动力性能的同时破解排放困局，成为学界攻坚的焦点。传统方案往往顾此失彼：水包生物柴油乳液(WBE)能通过"微爆效应"降低燃烧温度减少NO_x，却因冷却过度导致一氧化碳(CO)反弹；而氧氢混合气(HHO)虽能提升燃烧效率，其高温特性又会加剧NO_x生成。马来西亚高等教育部卓越中心的研究团队另辟蹊径，在国际氢能期刊发表突破性成果，首次揭示WBE与HHO的协同效应可使柴油机在1-4 kW负荷区间实现"鱼与熊掌兼得"。

研究采用超声乳化法制备含5%/10%水的WBE，配合0.2-0.6 L/min HHO供给系统，通过对比B35基线数据发现：WBE10+0.6 L/min HHO组合在低负荷下创造制动热效率(BTE)提升6.80%、NO_x锐减67.50%的双重奇迹，这归功于水分子汽化吸热与HHO高速燃烧(火焰速度达5% v/v)的精密平衡。印尼Pertamina公司的棕榈油基B35燃料和Misonix S-4000超声处理器构成实验材料基础。

【制动热效率(BTE)】数据显示，HHO的加入有效弥补了WBE因水稀释导致的能量损失，其2:1氢氧比例促进完全燃烧，使高负荷下BSFC降低4.07%。【排放特性】中CO₂减排25.91%印证了HHO的"零碳"优势，而CO的7.84%降幅则源于HHO促进碳链二次氧化的作用。【作用机制】分析指出，WBE中水微滴的相变爆裂使燃油雾化粒径减小63%，配合HHO 0.61 cm²/s的高扩散系数，形成超均质混合气。

该研究为破解"生物柴油悖论"(即NO_x与PM的此消彼长)提供新范式，其价值在于：1) 实证HHO可中和WBE的CO升高缺陷；2) 揭示5%水含量在低负荷、10%在高负荷的差异化优化空间；3) 为东南亚棕榈油生物柴油的应用提供数据支撑。但研究者也指出，HHO电解系统的车载适配性仍是产业化待解难题，未来需探索脉冲喷射等动态控制策略以应对变工况挑战。