Polscy naukowcy opracowali silnik spalinowy na wodór. Za podstawę posłużył diesel Scanii

Efekt prac naukowców zaprezentowano podczas poniedziałkowego pokazu na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej. Prace nad tym wyjątkowym projektem rozpoczęto jeszcze w 2020 roku. Specjaliści z Katedry Pojazdów Samochodowych, wykorzystując cały dorobek naukowy z poprzednich projektów, opracowali układ wytryskowy wykorzystujący wodór do zasilania tłokowego silnika spalinowego. Za podstawę posłużył pięciocylindrowy, przemysłowy silnik wysokoprężny produkcji Scanii.

Diesel na wodór. Dzieło polskich naukowców z Politechniki Krakowskiej

W ramach projektu naukowcy postawili przed sobą cel opracowania zupełnie nowego system spalania, układu zapłonowego, a także zasilania z jakościowo-ilościową regulacją mocy. Specjaliści z PK musieli odpowiednio przerobić silnik i przygotować od podstaw wiele elementów, począwszy od tłoków, na silniku krokowym i oprogramowaniu kończąc. Oczywiście wiązało się to z wieloma wyzwaniami.

Jak stwierdził prof. Marek Brzeżański, który stał na czele projektu, wodór ma całkowicie inne właściwości niż stosowane dotąd paliwa ciekłe i gazowe. "Mówimy o zagadnieniach związanych z charakterem wydzielania ciepła w procesie spalania. Trzeba wprowadzić do silnika takie zmiany, aby ciepło ze spalanego wodoru można było zamienić na pracę mechaniczną" - tłumaczy profesor. Jak dodaje, największą zaletą silników spalających wodór jest ich ekologiczność, a więc brak emisji toksycznych składników spalin oraz dwutlenku węgla.

Także rektor Politechniki prof. Andrzej Szarata nie ukrywa zadowolenia z efektu prac naukowców. Jak stwierdził podczas prezentacji, wodór to paliwo, które może zrewolucjonizować transport, a równocześnie stanowi ogromne wyzywanie badawcze. Dodał przy okazji, że krakowska uczelnia od kilkudziesięciu lat prowadzi parce nad wykorzystaniem wodoru jako paliwa w silnikach spalinowych, a ich nowe dzieło wybiega kilkanaście lat w przyszłość i jest wielką szansą dla całego przemysłu motoryzacyjnego.

Placówka oprócz prac nad silnikami spalinowymi na wodór (w katedrze zbudowano m.in. jednocylindrowy silnik z systemem bezpośredniego wtrysku wodoru) współpracuje również z koncernem Toyota. Wspólny wysiłek ma pomóc w opracowaniu wydajniejszych ogniw wodorowych do pojazdów elektrycznych.

Wodór szansą i wyzwaniem

Największym problemem związanym z wykorzystaniem wodoru jako paliwa jest przede wszystkim jego transport i magazynowanie. Ze względu na swoją charakterystykę, pierwiastek musi zostać sprężony pod bardzo wysokim ciśnieniem przekraczającym często paręset barów i przechowywany w odpowiednio wytrzymałych zbiornikach. Innym rozwiązaniem jest jego skroplenie (w temperaturze przekraczającej -240 stopni Celsjusza), jednak jest to zbyt karkołomne i w przypadku samochodów raczej mało osiągalne.

Problemem jest również jego gęstości energetyczna, która wynosi ok. 2-3 kWh/l. Dla porównania, w przypadku oleju napędowego jest to 11 kWh/l, a benzyny 10 kWh/l. W związku z tym silnik będzie musiał spalić o wiele więcej paliwa. W połączeniu z wymienionymi wcześniej problemami związanymi z kwestią magazynowania zasięg auta spalinowego na wodór byłby komicznie mały. Dlatego też aktualnie wodór ma rację bytu wyłącznie w przypadku aut elektrycznych z ogniwami wodorowymi.