ทีมนักศึกษาวิศวกรรมศาสตร์จาก University of Bath ประสบความสำเร็จเป็นรายแรกของโลกด้วยการเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีกลุ่มแรกที่สร้างและใช้งานเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนได้สำเร็จ
สมาชิกของทีมบาธไฮโดรเจนซึ่งมีเป้าหมายที่จะสร้างสถิติความเร็วภาคพื้นดิน ได้เปิดเครื่องยนต์ต้นแบบเมื่อเดือนมีนาคมเมื่อวิ่งครั้งแรก
ความสำเร็จดังกล่าวทำให้พวกเขาเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีคนแรกของโลกที่พัฒนาและดำเนินการสันดาปภายในที่ใช้พลังงานไฮโดรเจน (หรือ 'H2ICE') เครื่องยนต์ งานของพวกเขาโดดเด่นด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าปัจจุบันไม่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้พลังงานไฮโดรเจนในเชิงพาณิชย์ แม้ว่าผู้ผลิตยานยนต์รายใหญ่กำลังพัฒนา เทคโนโลยี.
ความสำเร็จในการเริ่มต้น
Nicholas Burt หัวหน้าฝ่ายเทคนิคของ Bath Hydrogen ซึ่งกำลังศึกษาสาขา MEng สาขาเครื่องกลและวิศวกรรมศาสตร์กล่าวว่า "การสตาร์ทเครื่องยนต์เป็นครั้งแรกเป็นช่วงเวลาที่น่ากังวล ดังนั้นเราจึงรู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งที่เครื่องยนต์ได้วิ่งในครั้งแรก เป็นเครื่องยืนยันการทำงานหนักของเราได้เป็นอย่างดี
“ตอนนี้เรากำลังใช้เตียงทดสอบก่อนที่จะก้าวไปสู่การปรับเครื่องยนต์ที่เราจะทำสถิติใหม่ และเราได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับวิธีการออกแบบใหม่และการออกแบบทางวิศวกรรมผ่านกระบวนการนี้ การสนับสนุนที่เราได้รับจากผู้สนับสนุนในช่วงแรกๆ และจากทั่วมหาวิทยาลัยนั้นมีคุณค่าอย่างยิ่ง”
โครงการนี้เริ่มต้นเมื่อปีที่แล้วในฐานะโครงการออกแบบธุรกิจกลุ่ม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาของสมาชิกในทีม ในตอนแรก ไม่มีใครมีความรู้มาก่อนเกี่ยวกับเชื้อเพลิงไฮโดรเจนหรือสิ่งที่จำเป็นในการทำให้เครื่องยนต์เกิดขึ้นจริง
ซามูเอล เรย์ หัวหน้าทีม Bath Hydrogen ซึ่งกำลังศึกษา Meng สาขาวิศวกรรมเครื่องกลสาขาวิศวกรรมยานยนต์กล่าวว่า "เราเริ่มต้นด้วยการอ่านงานวิจัยและวรรณกรรมทั้งหมดที่หาได้ วิเคราะห์และจัดทำรายการทั้งหมดเพื่อทำความเข้าใจและจัดลำดับความสำคัญของสิ่งที่เป็นไปได้ เราต้องดึงออกมาในฐานะทีมที่ค่อนข้างเล็ก”
“เราโชคดีที่ได้รับความช่วยเหลือและอุปกรณ์จากผู้สนับสนุนของเรา เนื่องจากเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนทำงานแตกต่างไปจากเครื่องยนต์เบนซินทั่วไปอย่างมาก และต้องใช้ชิ้นส่วนที่แตกต่างกันซึ่งไม่มีจำหน่ายในท้องตลาด เราทำงานอย่างหนักควบคู่ไปกับ Link Engine Management เพื่อตั้งโปรแกรม ECU ให้ทำงานกับไฮโดรเจน เป็นต้น”
Bath Hydrogen เลือกที่จะมุ่งเน้นไปที่การสร้างรถแข่งที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนโดยคำนึงถึงโมเลกุลที่เป็นเชื้อเพลิงคาร์บอนเป็นศูนย์ รวมถึงการห้ามขายรถยนต์เบนซินและดีเซลใหม่ตั้งแต่ปี 2035 และเนื่องจากการวิจัยที่สำคัญของมหาวิทยาลัย ความเชี่ยวชาญในการใช้ไฮโดรเจนเป็นสื่อกลางในการกักเก็บเชื้อเพลิงและพลังงาน
ต้นแบบจากเครื่องยนต์กำเนิดไฟฟ้า
เครื่องยนต์ Bath Hydrogen เป็นรุ่นดัดแปลงจากเครื่องยนต์เบนซินสูบเดียวที่ได้รับบริจาคจาก Vanguard ซึ่งเป็นผู้สนับสนุนทีม หน่วยนี้ได้รับเลือกให้เป็นเตียงทดสอบเนื่องจากความเรียบง่าย มีศักยภาพในการปรับตัว และได้รับการสนับสนุนอย่างเอื้อเฟื้อจากบริษัท
ทีมงานได้ปรับโครงสร้างเครื่องยนต์ใหม่โดยได้รับความช่วยเหลือจาก Link Engine Management ซึ่งเป็นผู้สนับสนุน ซึ่งจัดหาหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) แบบพิเศษ และระบบส่งกำลังอากาศสะอาด ซึ่งจัดหาหัวฉีดเชื้อเพลิงไฮโดรเจนเฉพาะใหม่ของเครื่องยนต์
เครื่องยนต์ทดสอบได้ช่วยให้ทีมปรับปรุงเทคนิคและขีดความสามารถก่อนที่จะเริ่มทำงานในปีการศึกษาหน้าในการปรับเปลี่ยนเครื่องยนต์ฟอร์ด อีโคบูสต์ 2.3 ลิตร เพื่อใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน โดยใช้การเรียนรู้ที่รวบรวมมาจากการพัฒนาเครื่องยนต์ต้นแบบในปัจจุบัน หน่วย Ford จะถูกติดตั้งในรถแข่ง Ginetta G20 ซึ่งจะใช้ในการพยายามบันทึกความเร็วภาคพื้นดินต่างๆ สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน (รู้จักกันในชื่อ H2น้ำแข็ง).
ไฮโดรเจนมีข้อได้เปรียบเหนือน้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิงหลายประการ โดยข้อดีหลักๆ คือไม่มี CO2 การผลิต ณ จุดใช้งาน แต่ก็นำมาซึ่งความท้าทายหลายประการเช่นกัน ไฮโดรเจนมีความหนาแน่นของพลังงานสูงมากต่อหน่วยมวล แต่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำมากต่อหน่วยปริมาตร ทำให้ยากต่อการจัดเก็บเชื้อเพลิงที่เพียงพอในยานพาหนะ วิธีแก้ปัญหาคือเก็บไฮโดรเจนเป็นก๊าซอัดที่ความดันสูงมากหรือของเหลวที่อุณหภูมิประมาณ -250°C ซึ่งทั้งสองอย่างนี้นำเสนอปัญหาที่สำคัญเมื่อเทียบกับน้ำมันเบนซิน
แท่นทดสอบที่ติดตั้งเครื่องยนต์ต้นแบบจะต้องทำงานกลางแจ้งและผ่านแผงควบคุมระยะไกลเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย
สายเลือดวิศวกรรมของนักเรียนของบาธ
ทีม Bath Hydrogen ที่แข็งแกร่ง 15 คนประกอบด้วยนักศึกษาปีที่สามและสี่ที่กำลังศึกษาหลักสูตรต่างๆ รวมถึงวิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมยานยนต์ วิศวกรรมเครื่องกลแบบบูรณาการ และวิศวกรรมไฟฟ้า
ทีมนี้ก่อตั้งขึ้นหลังจาก Team Bath Racing ซึ่งเป็นหนึ่งในทีมแข่งรถ Formula Student ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในสหราชอาณาจักร ซึ่งปิดตัวลงในปี 2022 หลังจากการตัดสินใจที่จะมุ่งเน้นไปที่ยานพาหนะที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ แทนที่จะพัฒนาการแข่งรถที่ใช้เครื่องยนต์เบนซินต่อไป รถ.
หัวหน้าทีม Sam กล่าวเสริมว่า “เรารู้สึกยินดีเป็นอย่างยิ่งที่ได้สานต่อการทำงานของทีมที่ก้าวไปข้างหน้าก่อนหน้าเรา เช่นเดียวกับพวกเราหลายคน การได้รับโอกาสอันน่าอัศจรรย์ในการออกแบบ สร้างวิศวกรรม และแข่งขันด้วยยานพาหนะของเราเองเป็นเหตุผลสำคัญในการเข้าร่วม มหาวิทยาลัยบาธ”
ดร.เควิน โรบินสัน หัวหน้าฝ่ายวิชาการของทีม กล่าวเสริมว่า “พวกเราหลายคนเชื่อว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในยังคงมีบทบาทสำคัญในการมุ่งสู่การเป็นศูนย์สุทธิ โดยใช้ไฮโดรเจนและเชื้อเพลิงสังเคราะห์ในบางพื้นที่ การนำเครื่องยนต์ต้นแบบไปใช้ถือเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญในโครงการนี้”
“มันยังเร็วเกินไป แต่เราได้เสร็จสิ้นการดำเนินการต่อเนื่องประมาณ 30 นาทีแล้ว ซึ่งรวมถึงหลายนาทีที่โหลดเต็มที่ด้วย ระบบทั้งหมดที่ติดตั้งทำงานได้ดีและกำลังสร้างข้อมูลอันมีค่า ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำ แต่นี่เป็นการเริ่มต้นที่มีความหวังมาก”
ทีมแข่งรถอื่นๆ ของ Bath ได้แก่ Team Bath Racing Electric และ Team Bath Zero ซึ่งกำลังพัฒนารถจักรยานยนต์แข่งไฟฟ้า ยังคงดำเนินการและเข้าร่วมการแข่งขัน Formula Student และการแข่งขันที่เทียบเท่ากัน นอกจากนี้ ทีมวิศวกรรมนักศึกษาของมหาวิทยาลัยยังออกแบบและพัฒนาโดรนสำหรับแข่งขัน จรวด เครื่องตรวจสอบคุณภาพน้ำ และแม้แต่หัวใจเทียมของตนเอง