2.6.1.2 İ.Y.M. da hidrojen kullanımında karşılaşılan problemler
İ.Y.M. da hidrojen kullanımı ile ilgili ilk deneylerde propan ve doğal gaz için kullanılan yakıt - hava karışım cihazları hidrojene uygun olarak geliştirilmiş ve motor üzerinde deneyler yapılmıştır. Hidrojen diğer yakıtlar la karıştırıldığında farklı yanma ve ateşleme karakteristiklerine sahiptir. Başlıca karşılaşılan iki problem şunlardır (Jorach ve ark. 1997).
Geri yanma (Back flash) problemi: Hidrojen yakıtlı motorlar üzerinde yapılan çalışmalarda karşılaşılan problemlerin başında geri yanma ve erken tutuşma gelmektedir. Geri yanma, yanma odasına gönderilen yakıt - hava karışımının emme tamamlanmadan çeşitli etkenlerle tutuşması sonucu motorun emme manifoldundan geriye doğru alevin ilerlemesidir. Emme sistemindeki elemanların tahrip olmasına yol açabilecek ve emniyet açısından sakıncalı olan bu olayın önlenmesi gerekmektedir.
Erken tutuşma (Preignition) problemi: Önlenmesi gereken diğer olaylardan biri de erken tutuşmadır. Erken tutuşma yanma odası içinde karışımın hidrojenin tutuşma enerjisinin düşük olması sebebi ile bujide ateşleme olmadan önce tutuşmasıdır.
Genel olarak geri yanma ve erken tutuşmanın sebepleri şunlardır:
• Yanma odasındaki sıcak noktalar
• Supap bindirmesi sırasında sıcak egzoz gazlan ile karışımın temas etmesi
• Çok fakir karışımlarda yanma hızının düşük olması sebebi ile yanma süresinin artması sonucu yanmakta olan gazlarla yeni karışımın teması,
• Motor yağından ve yanma ürünü olan sıcak partiküllerin erken tutuşmayı başlatması v.b. dir.
Geri yanma ve erken tutuşmanın önlenebilmesi için;
A. Yanma odasının sıcaklığının düşürülmesi, bu amaçla:
I Karışımın fakirleştirilmesi
II. Egzoz gazlarının resirkülasyonu
III. Emme manifolduna veya yanma odasına su püskürtülmesi
IV. Supap bindirme süresinin azaltılması
V. Giriş havasının sıvı hidrojen kullanımı ile soğutulması v.b.
B. Doğrudan enjeksiyon sistemlerinin kullanılması
Hidrojenin içten yanmalı motorlarda kullanılmasında bir diğer problem de yanma ürünü olan ve soğutma için püskürtülen suyun yağı kirletmesidir. Yağdaki bu kirlenme yağlayıcılık özelliğinin azalmasına sebep olur ve motorun çalışması açısından potansiyel bir tehlikedir. Genellikle yağ ile suyu ayırmada kullanılan yöntem yağın suyun kaynama noktasına kadar ısıtılmasıdır.
İçten yanmalı motorlarda ortaya çıkan kirletici egzoz gazlan arasında genellikle azotoksitler, karbonoksitler, hidrokarbonlar v.b. bulunmaktadır. Yakıt olarak hidrojen kullanıldığında ise yüksek yanma sıcaklıkları nedeni ile havanın kimyasal reaksiyonu sonucu azotoksitler ve motor yağının yanması sonucunda hidrokarbon açığa çıkar. Azotoksitlerin büyük kısmını oluşturan azotmonoksit egsoz sisteminde veya atmosferde azotdiokside dönüşecektir. Azotoksitler hava fazlalık katsayısının ve karışımın sıcaklığının bir fonksiyonu olarak ortaya çıkar ve hava fazlalık katsayısına bağlı olarak üretilen azotoksit emisyonu Şekil 2.14'de verilmiştir.
Grafikten görüldüğü gibi zengin ve fakir karışımlarda NOx emisyonu önemli ölçüde düşmektedir. Hidrojen yakıtlı motorların fakir karışımlarda çalışabilmesi bu konuda avantaj sağlamaktadır. NO\ emisyonu hava fazlalık katsayısı dışında yanma odası sıcaklığının azaltılması yanma süresinin kısaltılması oksijen konsantrasyonunun azaltılması ile düşürülebilir. Yani, yakıt/hava oranının azaltılması gerekmektedir