氨裂解氢与微藻生物柴油混合燃料在柴油机中的性能-排放权衡机制研究

本研究针对柴油机清洁能源转型需求，创新性地将氨裂解氢（10-20 LPM）与20%微藻生物柴油(B20)混合使用。结果表明：氢燃料使制动热效率(BTE)提升23.08%，碳氢化合物(HC)和CO排放降低12.6%/50%，但NOx 增加3.4%。该方案为无需发动机改造的双燃料系统提供了商业化路径。

　　

随着全球能源转型加速，柴油机面临减排与能效提升的双重挑战。微藻生物柴油因其高含氧量和可再生特性备受关注，但粘度高导致雾化困难；氢燃料虽具零碳优势，却存在NO_x
排放激增和存储安全隐患。马来西亚国立大学的研究团队在《Renewable Energy》发表研究，首次系统评估了氨裂解氢（10/15/20 LPM）与20%微藻生物柴油(B20)混合燃料在不同当量比(?=1.0/1.1)下的综合性能。

研究采用未改装柴油机，通过转子流量计精确控制氢气流速，配备防回火装置确保安全。关键测试包括：缸压传感器监测燃烧特性，排放分析仪检测HC/CO/NO_x
，以及制动热效率(BTE)计算。

实验设施
四冲程柴油机测试平台集成氢注入系统，对比测试纯柴油、B10及三种氢混合燃料(BH10/15/20)。当量比1.1通过进气稀释实现，氢流量最高达20 LPM（占进气量6.8%）。

结果与讨论
燃烧特性显示：BH20使峰值缸压从32 bar跃升至55 bar，放热率曲线前移17.65%。B20的高十六烷值（CN>51）与氢的快速火焰传播（火焰速度2.9 m/s）产生协同效应。性能方面，BH20的BTE达39.2%（较柴油提升23.08%），燃油消耗率降至0.36 kg/kWh。排放数据呈现矛盾：HC和CO分别降低12.6%和50%，但NO_x
因局部温度超1800K上升3.4%。当量比1.1时，稀释效应使NO_x
降低8.2%，但BTE轻微下降。

结论
该研究证实：氨裂解氢与微藻生物柴油的协同使用可突破单一燃料局限，B20+20 LPM氢组合实现能效与减排的最佳平衡。尽管NO_x
问题仍需EGR或纳米添加剂（如CeO₂
）后续解决，但该方案为现有柴油机改造提供了经济可行的双燃料路径。作者Praveenkumar T R团队指出，该技术若结合废气再循环(EGR)，有望在航运和发电领域实现快速商业化应用。