바스 대학교(University of Bath)의 공과대학 학생들로 구성된 팀이 수소 연료 엔진을 제작하고 성공적으로 작동하는 최초의 학부생이 되어 세계 최초의 성과를 달성했습니다.
육상 속도 기록 수립을 목표로 하고 있는 Bath Hydrogen 팀의 구성원들은 지난 3월 첫 번째 시도에서 프로토타입 엔진을 가동했습니다.
이번 성과로 그들은 세계 최초로 수소 동력 내연 기관(또는 'H')을 개발하고 운영하는 대학생이 되었습니다.2ICE') 엔진. 주요 자동차 제조업체가 수소 구동 내연 기관을 개발하고 있음에도 불구하고 현재 상업적으로 이용 가능한 수소 구동 내연 기관이 없다는 사실이 이들의 연구에서 두드러집니다. technology.
시작 성공
기계 공학 MEng 과정을 공부하고 있는 Bath Hydrogen 기술 책임자 Nicholas Burt는 이렇게 말합니다. “엔진을 처음 시동하는 것은 긴장되는 순간이었습니다. 그래서 첫 번째 시도에서 작동했을 때 우리는 기뻤습니다. 그것은 우리의 모든 노력에 대한 훌륭한 검증이었습니다.
“우리는 기록적인 시도를 할 엔진을 적용하기 전에 테스트 베드를 사용하고 있으며 이 과정을 통해 이를 재설계하고 엔지니어링하는 방법에 대해 많은 것을 배웠습니다. 우리가 초기 후원자들과 대학 전체로부터 받은 지원은 매우 귀중했습니다.”
이 프로젝트는 팀원들의 학습의 일환인 그룹 비즈니스 디자인 프로젝트로 지난해 시작됐다. 처음에는 그들 중 누구도 수소 연료나 엔진을 현실화하는 데 필요한 것이 무엇인지에 대한 사전 지식이 없었습니다.
자동차 공학과 기계 분야의 Meng 과정을 공부하고 있는 Bath Hydrogen 팀 리더인 Samuel Ray는 이렇게 말합니다. 우리는 꽤 작은 팀으로 성공할 것입니다.”
“수소 연료 엔진은 일반 휘발유 엔진과 매우 다르게 작동하고 시중에서 구할 수 없는 다른 부품이 필요하기 때문에 후원자로부터 도움과 장비를 받은 것은 행운입니다. 예를 들어 우리는 Link Engine Management와 협력하여 ECU가 수소와 함께 작동하도록 프로그래밍했습니다.”
Bath Hydrogen은 분자가 잠재적으로 탄소 제로 연료일 뿐만 아니라 2035년부터 새로운 휘발유 및 디젤 자동차 판매가 금지될 예정이라는 점과 대학의 중요한 연구를 고려하여 수소 구동 경주용 자동차를 만드는 데 집중하기로 결정했습니다. 수소를 연료 및 에너지 저장 매체로 사용하는 데 대한 전문 지식을 보유하고 있습니다.
발전기 엔진 기반 프로토타입
배스 수소 엔진은 팀의 후원사인 뱅가드가 기증한 단일기통 가솔린 엔진을 개량한 버전이다. 이 장치는 상대적인 단순성, 적응 가능성 및 회사의 관대한 지원으로 인해 테스트 베드로 선택되었습니다.
팀은 전문 전자 제어 장치(ECU)를 제공한 후원사인 Link Engine Management와 엔진의 새로운 수소 전용 연료 분사 장치를 제공한 Clean Air Power의 도움을 받아 엔진을 재설계했습니다.
테스트 엔진은 팀이 현재 엔진 프로토타입 개발에서 얻은 학습 내용을 사용하여 수소 연료를 사용하도록 2.3리터 Ford Ecoboost 엔진을 적용하는 작업을 다음 학년도에 시작하기 전에 기술과 기능을 개선하는 데 도움이 되었습니다. Ford 장치는 Ginetta G20 경주용 자동차에 설치될 예정이며, 이는 수소 연료 내연 기관(H로 알려짐)에 대한 다양한 육상 속도 등급 기록을 시도하는 데 사용됩니다.2얼음).
수소는 연료로서 휘발유에 비해 많은 장점이 있습니다. 가장 큰 장점은 CO가 없다는 것입니다.2 하지만 이는 또한 많은 어려움을 안겨줍니다. 수소는 단위 질량당 에너지 밀도가 매우 높지만 단위 부피당 에너지 밀도가 매우 낮아 차량에 충분한 연료를 저장하기 어렵습니다. 이에 대한 해결책은 수소를 매우 높은 압력의 압축 가스로 저장하거나 약 -250°C의 액체로 저장하는 것인데, 둘 다 휘발유에 비해 상당한 어려움을 안고 있습니다.
프로토타입 엔진이 장착된 테스트 장비는 안전 요구 사항을 충족하기 위해 원격 제어 패널을 통해 실외에서 작동해야 합니다.
Bath의 학생 공학 가계도
15명으로 구성된 Bath Hydrogen 팀은 기계 공학, 자동차 공학, 통합 기계 및 전기 공학을 포함한 과정을 공부하는 XNUMX학년 및 XNUMX학년 학생들로 구성됩니다.
이 팀은 영국에서 가장 성공적인 Formula Student 레이싱 팀 중 하나인 Team Bath Racing의 후속으로 구성되었습니다. Team Bath Racing은 가솔린 엔진 레이싱을 계속 개발하는 대신 배출 가스 제로 차량에 집중하기로 결정한 후 2022년에 해체되었습니다. 자동차.
팀 리더인 Sam은 다음과 같이 덧붙입니다. “우리보다 앞서 있었던 팀의 작업을 계속할 수 있게 되어 매우 기쁩니다. 우리 중 많은 사람들이 우리 차량을 설계하고, 엔지니어링하고, 경쟁할 수 있는 놀라운 기회를 갖는 것이 합류하게 된 큰 이유였습니다. 바스 대학교.”
팀의 학업 감독자인 Kevin Robinson 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다. “우리 중 많은 사람들은 내연 기관이 특정 틈새 영역에서 수소 및 합성 연료를 사용하여 순 제로(net-zero)를 향해 나아가는 데 여전히 중요한 역할을 한다고 믿습니다. 프로토타입 엔진을 실행하는 것은 이 프로젝트에서 매우 중요한 이정표였습니다.”
“아직 초기 단계이지만, 최대 부하에서 몇 분을 포함해 지금까지 약 30분 정도의 연속 작동을 완료했습니다. 설치된 모든 시스템은 잘 작동하고 있으며 귀중한 데이터를 생성하고 있습니다. 아직 해야 할 일이 많이 남아 있지만, 이는 매우 희망찬 시작이었습니다.”
배스의 다른 레이싱 팀인 Team Bath Racing Electric과 전기 경주용 오토바이를 개발 중인 Team Bath Zero는 계속 운영되며 Formula Student 및 이에 상응하는 대회에 참가합니다. 또한, 대학의 학생 엔지니어링 팀은 자체 경주용 드론, 로켓, 수질 모니터, 심지어 인공 심장까지 설계하고 개발합니다.