Einem Team von Ingenieursstudenten der University of Bath ist eine Weltneuheit gelungen, indem sie als erste Studenten einen wasserstoffbetriebenen Motor gebaut und erfolgreich betrieben haben.
Mitglieder des Bath Hydrogen-Teams, die einen Landgeschwindigkeitsrekord aufstellen wollen, schalteten ihren Prototypmotor im März ein, als er beim ersten Versuch lief.
Mit dieser Leistung sind sie die weltweit ersten Studenten, die einen wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor (oder „H.“) entwickelt und betrieben haben2ICE')-Motor. Ihre Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass derzeit kein wasserstoffbetriebener Verbrennungsmotor kommerziell verfügbar ist, obwohl große Automobilhersteller ihn entwickeln Technologie.
Start-up-Erfolg
Nicholas Burt, technischer Leiter von Bath Hydrogen, der einen MEng in Maschinenbau mit Ingenieurwissenschaften studiert, sagt: „Das erste Starten des Motors war ein nervenaufreibender Moment, daher waren wir erfreut, als er beim ersten Versuch lief. Es war eine großartige Bestätigung all unserer harten Arbeit.
„Wir verwenden jetzt einen Prüfstand, bevor wir mit der Anpassung des Motors fortfahren, in dem wir den Rekordversuch machen werden, und wir haben durch diesen Prozess so viel darüber gelernt, wie man ihn neu konstruieren und konstruieren kann.“ Die Unterstützung, die wir von unseren ersten Sponsoren und aus der gesamten Universität erhalten haben, war von unschätzbarem Wert.“
Das Projekt startete letztes Jahr als Gruppen-Business-Design-Projekt, Teil des Studiums der Teammitglieder. Zu Beginn hatte keiner von ihnen Vorkenntnisse über den Brennstoff Wasserstoff oder darüber, was erforderlich war, um den Motor in die Realität umzusetzen.
Samuel Ray, Teamleiter bei Bath Hydrogen, der Maschinenbau mit Fahrzeugtechnik studiert, sagt: „Wir begannen damit, die gesamte Forschung und Literatur zu lesen, die wir finden konnten, sie zu analysieren und zu katalogisieren, um sie zu verstehen und Prioritäten zu setzen, was möglich war.“ Es ist uns gelungen, als relativ kleines Team durchzukommen.“
„Wir haben das Glück, von unseren Sponsoren Hilfe und Ausrüstung erhalten zu haben, da wasserstoffbetriebene Motoren ganz anders funktionieren als normale Benzinmotoren und andere Teile erfordern, die nicht im Handel erhältlich sind. Wir haben gemeinsam mit Link Engine Management hart daran gearbeitet, ihr Steuergerät beispielsweise für den Betrieb mit Wasserstoff zu programmieren.“
Bath Hydrogen konzentrierte sich auf die Entwicklung eines wasserstoffbetriebenen Rennwagens, da das Molekül ein potenziell kohlenstofffreier Kraftstoff ist, das bevorstehende Verkaufsverbot für neue Benzin- und Dieselautos ab 2035 ansteht und die Universität umfangreiche Forschungsarbeiten durchführt Expertise im Einsatz von Wasserstoff als Treibstoff und Energiespeichermedium.
Prototyp basierend auf einem Generatormotor
Der Bath Hydrogen-Motor ist eine modifizierte Version eines Einzylinder-Benzinmotors, der von Vanguard, einem Sponsor des Teams, gespendet wurde. Das Gerät wurde aufgrund seiner relativen Einfachheit, seines Anpassungspotenzials und der großzügigen Unterstützung des Unternehmens als Testumgebung ausgewählt.
Das Team überarbeitete den Motor mit Hilfe der Sponsoren Link Engine Management, die eine spezielle elektronische Steuereinheit (ECU) lieferten, und Clean Air Power, die die neuen wasserstoffspezifischen Kraftstoffeinspritzer des Motors lieferten.
Der Testmotor hat dem Team dabei geholfen, seine Techniken und Fähigkeiten zu verfeinern, bevor es im nächsten akademischen Jahr damit begann, einen 2.3-Liter-Ford-Ecoboost-Motor für die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff anzupassen und dabei Erkenntnisse aus der Entwicklung des aktuellen Motorprototyps zu nutzen. Die Ford-Einheit wird in einen Ginetta G20-Rennwagen eingebaut, mit dem verschiedene Landgeschwindigkeitsrekorde für einen wasserstoffbetriebenen Verbrennungsmotor (bekannt als H) aufgestellt werden sollen2EIS).
Wasserstoff hat als Kraftstoff viele Vorteile gegenüber Benzin – der wichtigste ist, dass kein CO entsteht2 Produktion am Einsatzort – bringt aber auch viele Herausforderungen mit sich. Wasserstoff hat eine sehr hohe Energiedichte pro Masseneinheit, aber eine sehr niedrige Energiedichte pro Volumeneinheit, was es schwierig macht, ausreichend Kraftstoff im Fahrzeug zu speichern. Die Lösung hierfür besteht darin, Wasserstoff entweder als komprimiertes Gas bei sehr hohem Druck oder als Flüssigkeit bei etwa -250 °C zu speichern, was im Vergleich zu Benzin erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringt.
Der Prüfstand, auf dem der Prototypmotor montiert wird, muss aus Sicherheitsgründen im Freien und über eine Fernbedienungstafel betrieben werden.
Baths studentischer Ingenieursstammbaum
Das 15-köpfige Team von Bath Hydrogen besteht aus Studenten im dritten und vierten Studienjahr, die unter anderem Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, integrierte Maschinenbautechnik und Elektrotechnik studieren.
Das Team wurde als Nachfolgeteam von Team Bath Racing gegründet, einem der erfolgreichsten Formel-Studenten-Rennteams Großbritanniens, das 2022 aufgelöst wurde, nachdem beschlossen wurde, sich auf emissionsfreie Fahrzeuge zu konzentrieren, anstatt weiterhin Rennen mit Benzinmotoren zu entwickeln Autos.
Teamleiter Sam fügt hinzu: „Wir freuen uns sehr, die Arbeit der Teams vor uns fortzusetzen, denn für viele von uns war die großartige Möglichkeit, unsere eigenen Fahrzeuge zu entwerfen, zu konstruieren und an Wettbewerben teilzunehmen, ein wichtiger Grund für den Beitritt.“ der Universität Bath.“
Der akademische Betreuer des Teams, Dr. Kevin Robinson, fügte hinzu: „Viele von uns glauben, dass der Verbrennungsmotor immer noch eine wichtige Rolle auf dem Weg zu Netto-Null spielt, indem in bestimmten Nischenbereichen Wasserstoff und synthetische Kraftstoffe eingesetzt werden.“ Die Inbetriebnahme des Prototypmotors war ein sehr wichtiger Meilenstein in diesem Projekt.“
„Es ist noch am Anfang, aber wir haben bisher etwa 30 Minuten Dauerbetrieb absolviert, darunter mehrere Minuten unter Volllast. Alle eingerichteten Systeme funktionieren gut und produzieren wertvolle Daten. Es gibt noch viel zu tun, aber dies war ein sehr vielversprechender Anfang.“
Die anderen Rennteams von Bath, Team Bath Racing Electric und Team Bath Zero, das ein elektrisches Rennmotorrad entwickelt, sind weiterhin in Betrieb und nehmen an der Formula Student und gleichwertigen Wettbewerben teil. Darüber hinaus entwerfen und entwickeln studentische Ingenieursteams ihre eigenen Renndrohnen, Raketen, Wasserqualitätsmonitore und sogar künstliche Herzen.