आंतरिक दहन इंजन में हाइड्रोजन ईंधन गैसोलीन की तुलना में कम हॉर्सपावर का उत्पादन क्यों करता है?

Question

मैं हाइड्रोजन को वैकल्पिक ईंधन के रूप में देख रहा था और भर आया था एक लेख यह बताते हुए कि $ \ textrm {H} _2 $ पारंपरिक ईंधन की तुलना में अधिक ऊर्जा पैदा करता है, यह आंतरिक दहन इंजन में कम हॉर्सपावर पैदा करता है।

मैंने सोचा था कि अधिक ऊर्जा ($ 143 \ \ textrm {MJ / kg) $ $ \ textrm {H} _2 $ बनाम $ 46.4 \ \ textrm {MJ / kg} $ पेट्रोल के लिए) का अर्थ होगा अधिक गर्मी, अधिक तापमान, अधिक दबाव और इस प्रकार अधिक बल और अश्वशक्ति। फिर, $ $ textrm {H} _2 $ आंतरिक दहन इंजन में गैसोलीन की तुलना में कम हॉर्स पावर का उत्पादन क्यों करता है?

Comments

मुझे खुद बहुत सीमित ज्ञान है, लेकिन मुझे यकीन नहीं है कि अधिक ऊर्जा से दोनों को अधिक गर्मी मिलती है और अधिक दबाव सच होता है। यांत्रिक ऊर्जा के लिए तापीय ऊर्जा का अनुपात आवश्यक रूप से सभी दहन प्रतिक्रियाओं में एक स्थिर नहीं है, या कम से कम मैं किसी भी कारण से नहीं देख सकता कि ऐसा क्यों जरूरी होगा।

— starrise

दिलचस्प है! हाइड्रोजन की ऊर्जा का इतना हिस्सा उपयोगी यांत्रिक कार्यों के बजाय गर्मी हस्तांतरण के रूप में खो जाता है!

— Fennekin

Answer 1

एक विचार हाइड्रोजन की तुलना में हाइड्रोकार्बन ईंधन की सापेक्ष घनत्व है। यदि हम मानते हैं कि ईंधन दहन कक्ष में पूरी तरह से वाष्पीकृत हो जाता है तो ईंधन का द्रव्यमान मात्रा, तापमान और दबाव पर निर्भर करता है। प्रति किलो ऊर्जा घनत्व आवश्यक रूप से आपको इस बारे में ज्यादा नहीं बताता है कि आप एक चार्ज में कितने ईंधन के अणु प्राप्त कर सकते हैं या वास्तव में प्रति अणु में रासायनिक ऊर्जा उपलब्ध है।

हाइड्रोजन के दहन गुणों से संबंधित आईसी इंजनों में भी समस्याएं हैं। एक विशेष समस्या यह है कि हाइड्रोजन हवा / ईंधन अनुपात की एक विस्तृत श्रृंखला में विस्फोट करेगी जो इग्निशन टाइमिंग और कम्प्रेशन अनुपात के लिए प्रभाव पर दस्तक देती है जो बदले में प्रभावित करती है कि दहन से उपलब्ध रासायनिक ऊर्जा कितनी उपयोगी यांत्रिक शक्ति में परिवर्तित हो सकती है। संपीड़न के तहत समयपूर्व विस्फोट (विशेष रूप से गर्म सिलेंडरों में) हाइड्रोजन के साथ एक विशेष समस्या है।

हाइड्रोजन अक्सर कम संपीड़न अनुपात वाले इंजनों से जुड़ा होता है जैसे वेन्केल (और अन्य रोटरी) इंजन बिल्कुल इसी कारण से।

हाइड्रोजन भी अन्य ईंधन गैसों की तुलना में गर्म जलता है, इसलिए भी जब समग्र ऊर्जा तुलनीय है हाइड्रोजन इंजन दहन कक्ष में स्थानीयकृत गर्म स्थानों का उत्पादन कर सकते हैं।

गैसोलीन काफी छोटी श्रृंखला के हाइड्रोकार्बन का मिश्रण है, जिसे C8 से अनुमानित किया जा सकता है, लेकिन विभिन्न अणुओं के विशिष्ट मिश्रण का इसके दहन व्यवहार पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए एक विशेष ईंधन निर्माण को समायोजित करने की काफी गुंजाइश होती है। यह हाइड्रोजन के साथ बहुत अधिक कठिन है।

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बस उस पहले बिंदु को निर्धारित करना है। स्टोइकोमेट्रिक स्थितियों के लिए $ H_2 $ और $ C_8H_ {18} $ के मोल अंश 0.30 और 0.017 हैं। आणविक भार में कारक, और ईंधन-वायु मिश्रण की दी गई मात्रा में द्रव्यमान से आपको लगभग 3 गुना अधिक गैसोलीन मिला है। यह मूल रूप से $ \ Delta H_c $ s.t में अंतर को संतुलित करता है। दोनों में समान ऊर्जा है। फिर, जैसा कि क्रिस कहते हैं, हाइड्रोजन के साथ व्यावहारिक मुद्दे हैं ...

— Dan

यह भी याद रखें कि एक इंजन की शक्ति का दबाव काम के साथ कुछ करना है। गैसोलीन दहन प्रीकोम्बर्शन अवस्था की तुलना में गैस के कई अधिक मोल्स बनाता है।

— tillmas