零排放膜活塞发动机简介

在这一章中，我们将继续介绍零排放膜活塞发动机，它不包含燃料电池、氢电池和电力电池。它只是根据古老的已有一百多年发展历史的活塞发动机来取得良好的性能和合理的成本，该系统不会改变燃料供应系统。主要的新组分是离子传输膜反应器（ITMR），并且经过空气化工产品有限公司（AirProducts）、普莱克斯（Praxair）、挪威水电（Norsk-Hydro）以及各种其他公司的发展，它已接近商业化应用，详细的原理如图7-1a所示，燃料在ITMR中的流动情况如图7-1b所示。注意在图7-1a中，这个反应器被命名为AMR（自动膜反应器）。

图7-1 带有富氧人造空气（主要是氧气与二氧化碳混合物）的ZEMPES示意图（ShokotovandYantovsky，2006）

注：图中数字代表节点数。 VM—活塞发动机 N_e—有效功率 R—散热器-冷却器 WS—水分离器 AB—分离器 Mi—混合器 N_mm—涡轮压缩机机械损失产生的热流

在提出的过程中，当功率增加时，活塞发动机中并没有增压器，实际中通常用涡轮压缩机给ITMR提供压缩空气，提高氧通量。总系统包含有两个循环，一个是主要的1—2—4—5—6—7—1闭环循环，一个是18—19—23—24的辅助循环。燃料进入混合器11，空气来自18中的大气，氧气从AMR中的加热压缩空气转移到混合器28和29。1中的易燃燃料进入汽缸VM，由火花点燃，产生机械推动力，辅助的透平压缩机向AMR提供压缩空气并通过离合器KU提供额外的能量，以上功率之和称为有效功率N_e。(www.xing528.com)

带有溶解污染物的二氧化碳从9排出，排入加油站并被封存，这部分的系统如图2-21所示，子流12、13和14。

一个燃用天然气用于驱动巴士的3D零排放膜燃料电池3D设计图如图7-2所示。在这种情况下，由于要用超临界的二氧化碳，所以天然气的压力也必须足够高，混合气体在钢筒罐中通过滑动挡板分隔开（见图2-21）。在加油站中，二氧化碳被排进中央储罐，从而为燃料气留出空间。

图7-2 采用压缩甲烷的巴士ZEMPES外形（Foy，2006）