À gauche :Structures de vortex d'écoulements tourbillonnants. À droite :schéma de mélange de deux flux d'ammoniac avec le flux d'air près des tourbillons, situé en bas de la figure. Les couleurs indiquent la distribution de la fraction molaire de l'ammoniac, avec des quantités plus élevées de molécules d'ammoniac en rouge, et les montants inférieurs en bleu. Crédit :Taylor &Francis
De nouvelles simulations indiquent que le tourbillonnement de l'ammoniac dans les chambres de combustion peut aider à réduire les émissions nocives - une idée qui peut aider les efforts en cours pour développer l'ammoniac en tant que source de carburant sans carbone.
Des chercheurs japonais ont identifié un moyen de réduire les émissions nocives produites par l'ammoniac. Il s'agit de faire tourbillonner le gaz avec de l'air dans le cadre du processus de production d'électricité. Cette découverte permet de faire avancer la recherche sur l'ammoniac comme alternative aux carburants à base de carbone pour les voitures, avions, et des installations de production d'électricité.
Ammoniac (NH
Jusque là, l'ammoniac a été considéré comme un carburant lorsqu'il est mélangé avec de l'essence, diesel, carburants à base d'hydrogène et de méthane pour réduire la proportion de carburants à base de carbone et leurs émissions qui contribuent au changement climatique. Développer l'ammoniac comme source de carburant pur reste un défi, en partie parce que des niveaux relativement élevés d'émissions nocives d'oxyde nitrique sont produits pendant le processus de combustion.
L'oxyde nitrique est connu pour être nocif pour la santé humaine, contribue à l'appauvrissement de la couche d'ozone, et quand il réagit avec d'autres composés, contribue aux pluies acides et au réchauffement atmosphérique.
Une équipe de l'Institute of Fluid Science de l'Université de Tohoku au Japon a utilisé des superordinateurs pour exécuter de « grandes simulations de tourbillons » afin d'analyser le comportement de l'ammoniac dans différentes conditions de combustion. et de voir s'il est théoriquement possible de réduire les émissions d'oxyde nitrique.
Spécifiquement, ils ont analysé ce qui se passait lorsque l'ammoniac était mélangé avec de l'air à l'intérieur d'une chambre de combustion théorique sous différentes pressions. Ils ont comparé les résultats avec ceux de l'ammoniac et de l'air prémélangés avant d'entrer dans la chambre de combustion, qui est connu pour produire moins d'émissions d'oxyde nitrique dans des conditions de rapport carburant/air élevé.
Ils ont trouvé que tourbillonnant pas un, mais deux flux de gaz ammoniac avec un flux d'air ont réduit les émissions d'oxyde nitrique à des niveaux comparables à ceux des procédés prémélangés. Rendre le volume des deux flux d'ammoniac entre les tourbillons les plus internes et les plus externes inégal :60 % et 40 % du total du carburant injecté, respectivement - conduit à une répartition plus uniforme du carburant et de l'air dans la chambre de combustion, qui produit moins d'émissions d'oxyde nitrique.
Toujours, les niveaux d'émission étaient plus élevés que les réglementations environnementales japonaises pour les turbines à gaz. Les chercheurs prévoient de tester ensuite si l'injection d'air en aval de la chambre de combustion réduit davantage les émissions.
