Een groep onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven denkt dat er toch nog een toekomst is voor de verbrandingsmotor. Het geheim zit hem in het edelgas argon in combinatie met groene waterstof. Met de Argon Power Cycle (APC) kan de uitstoot van CO2 en stikstofoxide worden teruggebracht tot een minimum, vertelt Jeroen van Oijen, onderzoeker bij de faculteit Mechanical Engineering, in een interview op de TU/e-website. Er moet vooral aan grote installaties worden gedacht. De APC-techniek is daarmee ongeschikt voor auto’s of vrachtwagens, maar komt wel in aanmerking voor schepen of de industrie.
“Wij aan de TU/e geloven sterk dat we de verbrandingsmotor zo kunnen vernieuwen dat hij ook in de 21e eeuw nog meekan”, zegt van Oijen. Om dit te bereiken, onderzoekt de TU/e een aantal milieuvriendelijke verbeteringen voor deze motor.”
“Een van de dingen waarmee ik me bezighoud, is de APC-motor. APC is een revolutionaire technologie, die in plaats van lucht argon gebruikt als werkvloeistof. Combineer dat met waterstof als brandstof, en je hebt een uiterst efficiënte machine, die niet alleen emissievrij is, maar ook kan helpen bij de opslag van groene energie uit zon en wind.”
Dieselmotor verder ontwikkelen
Een van de grote uitdagingen is dat argon de neiging heeft zeer snel op te warmen wanneer het wordt samengeperst. Het mengsel ontbrandt dan voordat je de optimale druk hebt bereikt, wat ten koste gaat van de efficiëntie van de motor. Er zijn dus nieuwe technieken nodig om het verbrandingsproces in een argonmotor te controleren.
Van Oijen: “In het onderzoeksproject willen we drie mogelijke oplossingen onderzoeken. De eerste lijkt de meest veelbelovende, omdat die lijkt op de methode die we al gebruiken in een dieselmotor. Hierbij wordt de waterstof ingebracht pas nadat het argon en de zuurstof volledig zijn samengeperst. Dit voorkomt voortijdige ontbranding, maar er zijn nog enkele problemen op te lossen. Het blijkt namelijk lastig om waterstof in een samengeperst gas te injecteren, omdat het extreem licht is.
Een tweede alternatief lost dit probleem op door waterstof en argon in te spuiten wanneer de druk nog laag is, en zuurstof in een later stadium toe te voegen, wanneer de druk hoog is. Het probleem hierbij is dat dit nog nooit eerder is geprobeerd, en dat zuurstof bij hoge druk de neiging heeft te reageren met het metaal van de injector, wat leidt tot corrosie.
Tenslotte willen we kijken naar de mogelijkheid om zowel waterstof als zuurstof in een later stadium van de cyclus te injecteren. Hier is de uitdaging om de injectie van de twee gassen op elkaar af te stemmen om ervoor te zorgen dat beide gassen elkaar kunnen vinden en op het juiste moment reageren.”
Met aardgas en CO2 afvangen
Vanuit het klimaat bezien zou het niet ideaal zijn maar de argonmotor werkt eventueel ook met aardgas of biobrandstoffen. “Dan is hij niet meer koolstofvrij, maar het mooie van onze opstelling is wel dat hij gesloten is. Dat maakt het veel makkelijker en goedkoper om de CO2-uitstoot op te vangen. Die kunnen we dan gebruiken als grondstof voor de chemische industrie. Om de CO2 eruit te filteren gebruiken we een geavanceerd membraan dat maar een beperkt effect heeft op het totale rendement van het systeem.”
De hamvraag met dit soort technieken is natuurlijk altijd wanneer ze daadwerkelijk kunnen worden ingezet in de praktijk. In het geval van de argonmotor moet er nog veel werk worden verricht, maar er wordt wel al samengewerkt met bedrijven die dit kunnen. Het gaat onder meer om het Amerikaanse Noble Thermodynamics en Winterthur Gas & Diesel.
Andere projecten waar de TU/e aan werkt vindt u hier.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
