Een team van ingenieursstudenten aan de Universiteit van Bath heeft een wereldprimeur bereikt door de eerste studenten te zijn die een waterstofmotor bouwen en met succes laten draaien.
Leden van het Bath Hydrogen-team, die een snelheidsrecord over land willen vestigen, schakelden in maart hun prototypemotor in toen deze bij de eerste poging liep.
Deze prestatie maakt hen tot de eerste studenten ter wereld die een door waterstof aangedreven interne verbranding (of 'H2ICE')-motor. Hun werk wordt gekenmerkt door het feit dat er momenteel geen waterstofaangedreven interne verbrandingsmotor op de markt verkrijgbaar is, hoewel grote autofabrikanten bezig zijn met de ontwikkeling van de technologie.
Succesvol opstarten
Nicholas Burt, technisch hoofd van Bath Hydrogen, die studeert voor een MEng in Mechanical with Engineering, zegt: “Het voor de eerste keer starten van de motor was een zenuwslopend moment, dus we waren opgetogen toen hij bij de eerste poging liep. Het was een geweldige bevestiging van al ons harde werk.
“We gebruiken nu een testbank voordat we verder gaan met het aanpassen van de motor waarin we de recordpoging gaan doen, en we hebben zoveel geleerd over hoe we dat opnieuw kunnen ontwerpen en ontwikkelen door dit proces. De steun die we hebben gehad van onze eerste sponsors en van de hele universiteit is van onschatbare waarde geweest.”
Het project begon vorig jaar als een groepsontwerpproject voor bedrijven, een onderdeel van de studie van de teamleden. In het begin had geen van hen voorkennis over waterstofbrandstof of wat er nodig was om de motor werkelijkheid te laten worden.
Bath Hydrogen-teamleider Samuel Ray, die studeert voor een Meng in Werktuigbouwkunde met Automotive Engineering, zegt: “We zijn begonnen met het lezen van al het onderzoek en de literatuur die we konden vinden, het analyseren en catalogiseren ervan om het te begrijpen en prioriteiten te stellen voor wat mogelijk was voor als een vrij klein team moeten we het voor elkaar krijgen.”
“We hebben het geluk dat we hulp en apparatuur hebben gekregen van onze sponsors, aangezien waterstofmotoren heel anders werken dan normale benzinemotoren en andere onderdelen vereisen die niet in de handel verkrijgbaar zijn. Samen met Link Engine Management hebben we hard gewerkt om hun ECU te programmeren om bijvoorbeeld met waterstof te werken.”
Bath Hydrogen koos ervoor om zich te concentreren op het creëren van een raceauto op waterstof, in het licht van het feit dat het molecuul een potentieel koolstofvrije brandstof is, evenals het aanstaande verbod op de verkoop van nieuwe benzine- en dieselauto's vanaf 2035, en vanwege het aanzienlijke onderzoek van de universiteit. expertise in het gebruik van waterstof als brandstof en energieopslagmedium.
Prototype gebaseerd op generatormotor
De Bath Hydrogen-motor is een aangepaste versie van een eencilinder benzinemotor, geschonken door Vanguard, een sponsor van het team. De eenheid werd geselecteerd als proeftuin vanwege de relatieve eenvoud, het aanpassingsvermogen en de genereuze steun van het bedrijf.
Het team heeft de motor opnieuw ontworpen met hulp van sponsors Link Engine Management, die een gespecialiseerde elektronische regeleenheid (ECU) leverde, en Clean Air Power, die de nieuwe waterstofspecifieke brandstofinjectoren van de motor leverde.
De testmotor heeft het team geholpen zijn technieken en capaciteiten te verfijnen voordat het volgend academisch jaar aan de slag gaat met het aanpassen van een 2.3-liter Ford Ecoboost-motor voor het gebruik van waterstofbrandstof, waarbij gebruik is gemaakt van de ervaringen die zijn opgedaan bij de ontwikkeling van het huidige motorprototype. De Ford-eenheid zal worden geïnstalleerd in een Ginetta G20-racewagen, die zal worden gebruikt om verschillende records in de snelheidsklasse over land te verbeteren voor een verbrandingsmotor op waterstof (bekend als een H2IJS).
Waterstof heeft als brandstof veel voordelen ten opzichte van benzine, waarvan de belangrijkste het ontbreken van CO2 is2 productie op de plaats van gebruik, maar het brengt ook veel uitdagingen met zich mee. Waterstof heeft een zeer hoge energiedichtheid per massa-eenheid, maar een zeer lage energiedichtheid per volume-eenheid, waardoor het moeilijk is om voldoende brandstof in het voertuig op te slaan. De oplossingen hiervoor zijn het opslaan van waterstof als een gecomprimeerd gas onder zeer hoge druk of als een vloeistof bij ongeveer -250°C, die beide aanzienlijke problemen opleveren vergeleken met benzine.
De testopstelling waarop de prototypemotor is gemonteerd, moet buiten en via een afstandsbedieningspaneel worden bediend om aan de veiligheidseisen te voldoen.
Bath's student engineering-stamboom
Het 15-koppige Bath Hydrogen-team bestaat uit derde- en vierdejaarsstudenten die vakken volgen als Werktuigbouwkunde, Autotechniek, Geïntegreerde Werktuigbouwkunde en Elektrotechniek.
Het team werd gevormd als vervolg op Team Bath Racing, een van de meest succesvolle Formula Student-raceteams van Groot-Brittannië, dat in 2022 werd opgeheven na het besluit om zich te concentreren op emissievrije voertuigen in plaats van door te gaan met het ontwikkelen van racen met benzinemotoren. auto's.
Teamleider Sam voegt hieraan toe: “We zijn zo blij dat we het werk van de teams die ons zijn voorgegaan kunnen voortzetten, omdat voor velen van ons de geweldige mogelijkheden om onze eigen voertuigen te ontwerpen, te ontwikkelen en te concurreren een belangrijke reden waren om mee te doen. de Universiteit van Bath.”
De academische supervisor van het team, dr. Kevin Robinson, voegde hieraan toe: “Velen van ons geloven dat de verbrandingsmotor nog steeds een belangrijke rol speelt in de richting van een netto-nuluitstoot, waarbij waterstof en synthetische brandstoffen in bepaalde nichegebieden worden gebruikt. Het laten draaien van de prototypemotor was een zeer belangrijke mijlpaal in dit project.”
“Het is nog vroeg, maar we hebben tot nu toe ongeveer 30 minuten continu gebruik voltooid, inclusief enkele minuten bij volledige belasting. Alle geïnstalleerde systemen werken goed en produceren waardevolle gegevens. Er is nog veel werk te doen, maar dit is een veelbelovend begin geweest.”
De andere raceteams van Bath, Team Bath Racing Electric en Team Bath Zero, dat een elektrische racemotorfiets ontwikkelt, blijven opereren en doen mee aan Formula Student en gelijkwaardige competities. Verder ontwerpen en ontwikkelen studententeams van de universiteit hun eigen racedrones, raketten, waterkwaliteitsmonitors en zelfs kunstmatige harten.