HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÔNG KHÍ ĐANG PHÁT TRIỂN NHƯ THẾ NÀO TỪ PIN NHIÊN LIỆU ICE SANG PEM ĐỂ ĐẠT HIỆU QUẢ VÀ TÍNH BỀN VỮNG

Tính bền vững trong ngành vận tải là mục tiêu quan trọng của Cummins Inc. Chúng tôi cam kết dẫn đầu ngành thông qua quá trình chuyển đổi năng lượng với Destination Zero – chiến lược của chúng tôi để đạt được mức phát thải bằng không. Với trọng tâm là giảm tác động đến môi trường thông qua các công nghệ và hoạt động tiên tiến, Cummins đang tận dụng chuyên môn công nghệ của mình để dẫn đầu ngành theo hướng xanh hơn, bền vững hơn.

Một hướng đi quan trọng để giảm phát thải trong ngành công nghiệp di động và vận tải liên quan đến việc chuyển đổi từ động cơ đốt trong (ICE) truyền thống sang pin nhiên liệu tiên tiến (FCEV). Các thành phần phần mềm, thiết bị điện tử, bộ tăng áp và hệ thống nhiên liệu trong những chiếc xe này đã được cải thiện để đáp ứng các yêu cầu công nghệ khác nhau. Hệ thống xử lý không khí là một thành phần khác có vai trò đáng được khám phá trong quá trình chuyển đổi này.

Bài viết này xem xét sự phát triển của công nghệ ICE và FCEV trong ngành và khám phá vai trò của kiến ​​trúc xử lý không khí cần thiết trong cả hai công nghệ này để thúc đẩy ngành công nghiệp tiến lên.

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (ICE) ĐÃ PHÁT TRIỂN NHƯ THẾ NÀO?

Động cơ đốt trong đã là xương sống của năng lượng ô tô và công nghiệp trong hơn một thế kỷ. Đốt nhiên liệu với không khí bên trong động cơ tạo ra năng lượng. Quá trình này bao gồm việc hút không khí và nhiên liệu vào buồng đốt, nén và đốt cháy hỗn hợp để tạo ra một vụ nổ dẫn động piston. Chuyển động này sau đó được chuyển thành lực quay, cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ xe cộ đến máy phát điện với hiệu suất đáng kể. Hệ thống phụ thuộc vào sự tương tác của không khí và nhiên liệu hóa thạch như xăng hoặc dầu diesel và hiện nay là nhiên liệu thay thế như nhiên liệu sinh học , amoniac và hydro .

Trong khi công nghệ ICE đã có những tiến bộ, bao gồm những cải tiến về hiệu suất nhiên liệu, giảm khí thải và thích ứng với nhiên liệu tái tạo, thì việc tìm kiếm các nguồn năng lượng sạch hơn đòi hỏi phải khám phá các công nghệ như pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEM FC).

PIN NHIÊN LIỆU MÀNG TRAO ĐỔI PROTON (PEM FC) HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?

Giống như các pin nhiên liệu khác , PEM FC tạo ra năng lượng thông qua các phản ứng điện hóa. Quá trình này bắt đầu khi khí hydro được đưa vào pin nhiên liệu ở phía cực dương trong khi oxy được đưa vào cực âm. Tại cực dương, các phân tử hydro được tách thành proton và electron. Các hạt dương và âm sau đó di chuyển theo hai đường khác nhau.

Các electron di chuyển đến một mạch điện bên ngoài trước khi tiếp tục đến cực âm. Mạch điện bên ngoài là nơi tạo ra dòng điện. Các hạt dương đi qua màng đến cực âm. Khi đến đó, các proton tái hợp với các electron và phản ứng với oxy để tạo ra các sản phẩm phụ sạch duy nhất, đó là nước và nhiệt.

Đối với xe thương mại, PEM FC cung cấp tiềm năng cho các hoạt động chu kỳ dài, chịu tải nặng với thời gian tiếp nhiên liệu nhanh, đồng thời vẫn duy trì hiệu quả và độ tin cậy mà ngành vận tải mong đợi. Cummins và Accelera™ của Cummins – phân khúc kinh doanh không phát thải của Cummins đi đầu trong việc cung cấp và tích hợp các công nghệ không phát thải để khử cacbon cho các ngành công nghiệp làm việc chăm chỉ nhất thế giới.

Cummins đang tích cực hợp tác với Accelera™ về các công nghệ tiên tiến cho hoạt động vận tải và hạng nặng. Một trong những lĩnh vực trọng tâm chính là điều chỉnh công nghệ xử lý không khí để hỗ trợ hệ thống điện PEM FC.

HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÔNG KHÍ LÀ GÌ VÀ NÓ CÓ TÁC DỤNG GÌ TRONG XE THƯƠNG MẠI?

Xử lý không khí bao gồm việc quản lý và kiểm soát luồng không khí trong cả động cơ ICE và động cơ pin nhiên liệu. Nó bao gồm quá trình nạp không khí, nén không khí và xả khí. Trong ICE, xử lý không khí rất quan trọng để đảm bảo có không khí sạch cho quá trình đốt cháy nhiên liệu, tối ưu hóa hiệu suất và kiểm soát khí thải.

Trong động cơ pin nhiên liệu, việc xử lý không khí có một chiều hướng mới. Kiến trúc và công nghệ hệ thống xử lý không khí đã phát triển từ hệ thống áp suất thấp sang máy nén điện áp suất cao và hiện đang tiến tới e-turbo. Những phát triển này được thúc đẩy bởi nhu cầu cung cấp không khí hiệu quả cho pin nhiên liệu , đảm bảo mật độ công suất tăng lên và hiệu quả hệ thống được tối ưu hóa. Trong PEM FC, không khí (Oxy) kéo proton qua màng PEM cho phép electron thực hiện công việc. Vì vậy, bạn di chuyển càng nhiều không khí, bạn càng nhận được nhiều electron (electron là dòng điện), dẫn đến nhiều công suất hơn.

TỪ ICE ĐẾN PEM FC: SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÔNG KHÍ

Công nghệ PEM FC có một số đặc điểm độc đáo trong xử lý không khí so với ICE.

Ví dụ, máy xử lý không khí cần động cơ điện tốc độ cao vì chúng không thể chỉ dựa vào năng lượng thải từ khí thải. Sự thay đổi này đã dẫn đến sự phát triển của máy nén điện áp suất cao và quá trình chuyển đổi sang e-turbo, nhằm mục đích nâng cao hiệu quả và hiệu suất của hệ thống.

Một sự khác biệt đáng kể khác là nhu cầu cung cấp khí không dầu trong PEM FC vì hydrocarbon làm hỏng màng tế bào nhiên liệu. Điều này trái ngược với ICE, nơi lượng nhỏ dầu ô nhiễm trong máy nén có thể chấp nhận được.

PEM FC có thể sử dụng e-turbo để khai thác năng lượng lãng phí nhằm giảm kích thước động cơ và tải ký sinh, do đó cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Khả năng đẩy nhiều không khí hơn vào hệ thống của e-turbo trực tiếp làm tăng mật độ công suất của PEM FC - nhiều không khí hơn giúp kéo nhiều proton hơn qua PEM, làm tăng số lượng electron có sẵn cho dòng điện. Công nghệ này cũng tăng cường khả năng ở độ cao, cho phép cung cấp không khí khi nhu cầu công suất máy nén và tiềm năng phục hồi năng lượng ở mức cao nhất.

Bất chấp những khác biệt này, các ứng dụng cơ bản của kiến ​​trúc xử lý không khí trong PEM FC vẫn không thay đổi. Cummins' Components Business đang tận dụng nhiều thập kỷ kinh nghiệm sản xuất và chuỗi cung ứng để hỗ trợ ngành vận tải đường bộ và đường sắt nhằm thiết kế và hỗ trợ quá trình chuyển đổi sang vận tải bền vững hơn bằng cách sử dụng PEM FC.

CUMMINS HỖ TRỢ QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỔI SANG TÍNH BỀN VỮNG NHƯ THẾ NÀO?

Khi chúng ta tiến gần hơn đến tương lai của năng lượng và hoạt động bền vững, Cummins tận tâm phát triển một loạt các sản phẩm đáp ứng các yêu cầu đa dạng . Trọng tâm của chúng tôi là tích hợp các công nghệ xử lý không khí tiên tiến, chẳng hạn như e-turbo, trong các hệ thống PEM FC là minh chứng cho cam kết của chúng tôi đối với sự đổi mới và quản lý môi trường.

Sự phát triển từ ICE sang PEM FC, đặc biệt là trong xử lý không khí, minh họa cho hành trình liên tục của Cummins hướng tới một tương lai bền vững hơn. Bằng cách khai thác sức mạnh của PEM FC và cải tiến công nghệ xử lý không khí, chúng tôi đang mở đường cho các loại xe thương mại sạch hơn và hiệu quả hơn. Cummins đang hợp tác với Accelera về công nghệ PEM FC cho nhiều ứng dụng nhằm giảm lượng khí thải và đáp ứng nhu cầu về các giải pháp vận tải bền vững.

Source: https://cummins.com/news/2024/07/11/how-air-handling-system-evolving-ice-pem-fuel-cells-efficiency-and-sustainability