Hidrojenle zenginleştirilmiş biyodizel-dizel yakıt karışımı ile beslenen bir motorda yanma, performans, emisyon ve titreşim karakteristiklerinin incelenmesi

Karbon ayak izi, bireyler, kurumlar ve ülkeler tarafından atmosfere salınan toplam sera gazı miktarını gösterir. Fosil yakıtların yaygın kullanımı karbon ayak izini artıran büyük bir etkendir. Bu nedenle enerji üretimi ve tüketiminde sürdürülebilir alternatiflere yönelmek, fosil yakıtların tükenmesini önleme çabalarının yanı sıra iklim değişikliği ile mücadelede de etkili bir adımdır. Bu bakımdan biyodizeller fosil yakıtların tükenmesine karşı bir çözüm sunsa da bu avantajla birlikte üretim süreçleri ve kullanımının çevresel sürdürülebilirlik üzerindeki etkileri de göz önünde bulundurulmalıdır. Birçok bilimsel çalışma biyodizel yakıt ile motor performansının standartların altında kaldığını göstermiştir. Yukarıda bahsedilen olumsuz durumların üstesinden gelmek için silindirde enerji taşıyıcısı olarak hidrojenin kullanılabilirliği son zamanlarda alternatif yakıt araştırmacıları için popüler bir konu haline gelmiştir. Bu çalışmada, dizel-biyodizel-hidrojen yakıtları belirli oranlarda karıştırılarak test yakıtları elde edilmiştir. Elde edilen yakıtların 3 silindirli, su soğutmalı ve ön yanma odalı dizel bir motorda yanmaya, performansa, emisyonlara ve titreşime olan etkilerini incelemek amacı ile deneyler yapılmıştır. Deneyler sabit 2200 d/d sabit motor devrinde ve farklı farklı yükler (15, 30, 45 ve 60 Nm) altında gerçekleştirilmiştir. Öncelikle referans verileri elde etmek için geleneksel dizel yakıtı (D) kullanılmış, ardından atık yemek yağlarından üretilen biyodizel, hacimce %20 oranında geleneksel dizel yakıt ile karıştırılmasıyla elde edilen B20 yakıtı kullanılmıştır. Kalan 4 yakıt ise B20 yakıtına ek olarak emme manifoldundan farklı akış debilerde (10, 20, 30 ve 40 L/dak) hidrojen gazı verilerek elde edilen test yakıtlarıdır. Bu yakıtlar sırasıyla B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 ve B20+40 Lpm H2 olarak adlandırılmıştır. Sonuç olarak, B20 yakıtının özgül yakıt tüketimi değeri dizel yakıta kıyasla %8,78 oranında artmış ve ardından hidrojen ilavesi özgül yakıt tüketimi değerini B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 ve B20+40 Lpm H2 için sırasıyla %8,8, %13,02, %17,16 ve %22,12 oranında düşürmüştür. Hidrojen zenginleştirmenin ayrıca termik verim üzerinde olumlu bir etkisi olmuştur. Termik verim, dizele kıyasla B20 yakıtında %6,14 oranında düşmesine rağmen, B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 ve B20+40 Lpm H2 yakıtlarında sırasıyla %4,51, %5,05, %5,62 ve %7,12 oranında artmıştır. B20 yakıtına 10, 20, 30 ve 40 Lpm H2 eklenmesi NOx emisyonlarını sırasıyla %31,25, %33,08, %38,87 ve %41,46 oranında azaltırken, CO emisyonlarını da sırasıyla %17,47, %30,73, %51,8 ve %59,04 oranında azaltmıştır. Ortalama titreşim değerleri (at) tüm motor yüklerinde D yakıtına kıyasla B20 yakıtı ile %0.55 oranında azalmış ve B20 yakıtına kıyasla B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2, B20+40 Lpm H2 yakıtları sırasıyla ortalama %2,34, %4,07, %6,38 ve %22,84 oranında artmıştır.