Un team di studenti di ingegneria dell’Università di Bath ha ottenuto un primato mondiale diventando i primi studenti universitari a costruire e far funzionare con successo un motore alimentato a idrogeno.
I membri del team Bath Hydrogen, che mirano a stabilire un record di velocità su terra, hanno acceso il loro prototipo di motore a marzo quando ha funzionato al primo tentativo.
Il risultato li rende i primi studenti universitari al mondo a sviluppare e gestire una combustione interna alimentata a idrogeno (o 'H2motore ICE'). Il loro lavoro è caratterizzato dal fatto che attualmente non è disponibile in commercio alcun motore a combustione interna alimentato a idrogeno, sebbene i principali produttori automobilistici stiano sviluppando il la tecnologia.
Successo di avvio
Nicholas Burt, responsabile tecnico di Bath Hydrogen, che sta studiando per un MEng in Meccanica con Ingegneria, afferma: “Avviare il motore per la prima volta è stato un momento snervante, quindi siamo stati felicissimi quando è partito al primo tentativo. È stata una grande conferma di tutto il nostro duro lavoro.
“Stiamo utilizzando un banco di prova ora prima di passare all'adattamento del motore con cui effettueremo il tentativo di record, e abbiamo imparato moltissimo su come riprogettarlo e ingegnerizzarlo attraverso questo processo. Il supporto che abbiamo ricevuto dai nostri primi sponsor e da tutta l’Università è stato inestimabile”.
Il progetto è iniziato l'anno scorso come progetto di business design di gruppo, una parte degli studi dei membri del team. All’inizio, nessuno di loro aveva una conoscenza preliminare del combustibile a idrogeno o di ciò che era necessario per rendere il motore una realtà.
Il leader del team Bath Hydrogen, Samuel Ray, che sta studiando per un Meng in ingegneria meccanica con ingegneria automobilistica, afferma: "Abbiamo iniziato leggendo tutta la ricerca e la letteratura che siamo riusciti a trovare, analizzando e catalogando il tutto per comprenderlo e dare priorità a ciò che era possibile per permetterci di farcela, come una squadra abbastanza piccola.
“Siamo fortunati ad aver ricevuto aiuto e attrezzature dai nostri sponsor, poiché i motori alimentati a idrogeno funzionano in modo molto diverso da quelli a benzina normale e richiedono parti diverse che non sono disponibili in commercio. Abbiamo lavorato duramente insieme a Link Engine Management per programmare la loro ECU affinché funzioni con l’idrogeno, ad esempio”.
Bath Hydrogen ha scelto di concentrarsi sulla creazione di un'auto da corsa alimentata a idrogeno alla luce del fatto che la molecola è un carburante potenzialmente a zero emissioni di carbonio, nonché dell'imminente divieto di vendita di nuove auto a benzina e diesel a partire dal 2035 e grazie all'importante ricerca dell'Università esperienza nell’uso dell’idrogeno come combustibile e mezzo di stoccaggio dell’energia.
Prototipo basato sul motore generatore
Il motore Bath Hydrogen è una versione modificata di un motore monocilindrico a benzina donato da Vanguard, sponsor del team. L'unità è stata scelta come banco di prova per la sua relativa semplicità, il potenziale di adattamento e il generoso supporto dell'azienda.
Il team ha riprogettato il motore con l'aiuto degli sponsor Link Engine Management, che ha fornito un'unità di controllo elettronico (ECU) specializzata, e Clean Air Power, che ha fornito i nuovi iniettori di carburante specifici per l'idrogeno del motore.
Il motore di prova ha aiutato il team a perfezionare le proprie tecniche e capacità prima di mettersi al lavoro nel prossimo anno accademico sull’adattamento di un motore Ford Ecoboost da 2.3 litri per utilizzare il carburante a idrogeno, utilizzando gli insegnamenti raccolti dallo sviluppo dell’attuale prototipo del motore. L'unità Ford sarà installata su un'auto da corsa Ginetta G20, che verrà utilizzata per tentare vari record di velocità su terra per un motore a combustione interna alimentato a idrogeno (noto come H2GHIACCIO).
L’idrogeno presenta molti vantaggi rispetto alla benzina come combustibile, il principale dei quali è l’assenza di CO22 produzione al punto di utilizzo, ma presenta anche molte sfide. L'idrogeno ha una densità di energia per unità di massa molto elevata ma una densità di energia per unità di volume molto bassa, rendendo difficile immagazzinare carburante sufficiente nel veicolo. Le soluzioni a questo problema consistono nello immagazzinare l’idrogeno come gas compresso a pressione molto elevata o come liquido a circa -250°C, entrambi i quali presentano notevoli difficoltà rispetto alla benzina.
Il banco di prova su cui è montato il motore prototipo deve essere azionato all'aperto e tramite un pannello di controllo remoto per soddisfare i requisiti di sicurezza.
Il pedigree degli studenti di ingegneria di Bath
Il team di 15 persone di Bath Hydrogen è composto da studenti del terzo e quarto anno che studiano corsi tra cui ingegneria meccanica, ingegneria automobilistica, ingegneria meccanica integrata ed ingegneria elettrica.
Il team è stato formato come seguito del Team Bath Racing, uno dei team di corse di Formula Student di maggior successo del Regno Unito, che è stato sciolto nel 2022 in seguito alla decisione di concentrarsi su veicoli a emissioni zero invece di continuare a sviluppare corse con motore a benzina automobili.
Il leader del team Sam aggiunge: “Siamo davvero lieti di continuare il lavoro dei team che ci hanno preceduto, poiché per molti di noi avere incredibili opportunità di progettare, ingegnerizzare e competere con i nostri veicoli è stato un grande motivo per unirsi a noi. l’Università di Bath.”
Il supervisore accademico del team, il Dott. Kevin Robinson, ha aggiunto: “Molti di noi credono che il motore a combustione interna abbia ancora un ruolo importante da svolgere nel passaggio verso lo zero netto, utilizzando idrogeno e combustibili sintetici in alcune aree di nicchia. Far funzionare il motore del prototipo è stata una pietra miliare molto significativa in questo progetto”.
“Siamo ancora all'inizio, ma finora abbiamo completato circa 30 minuti di funzionamento continuo, inclusi diversi minuti a pieno carico. Tutti i sistemi messi in atto funzionano bene e producono dati preziosi. C’è ancora molto lavoro da fare, ma questo è stato un inizio molto promettente”.
Le altre squadre da corsa di Bath, il Team Bath Racing Electric e il Team Bath Zero, che sta sviluppando una motocicletta da corsa elettrica, continuano a operare e partecipare a Formula Student e competizioni equivalenti. Inoltre, i team di studenti di ingegneria dell’Università progettano e sviluppano i propri droni da corsa, razzi, monitor della qualità dell’acqua e persino cuori artificiali.