Đo đạc các tính năng động cơ xe gắn máy chạy bằng biogas hho trên băng thử công suất

Nội dung đề tài gồm Nghiên cứu về nhiên liệu Biogas HHO Mô phỏng quá trình sinh công động cơ RSX chạy bằng nhiên liệu khí Thiết kế băng thử Thực nghiệm đo tính năng động cơ xe gắn máy chạy bằng Xăng Ethanol Kết luận và hướng phát triển đề tài

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KĨ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỀ TÀI:

ĐO ĐẠC CÁC TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY BẰNG BIOGAS-HHO TRÊN BĂNG

THỬ CÔNG SUẤT

Giáo viên hướng dẫn : GS.TSKH BÙI VĂN GA

TS LÊ MINH TIẾN Giáo viên duyệt: PGS.TS DƯƠNG VIỆT DŨNG Sinh viên thực hiện: TRẦN MINH LỘC

Số thẻ sinh viên : 103130145 Lớp : 13C4B

Đà Nẵng, 06/2018

TÓM TẮT

Tên đề tài: ĐO ĐẠC CÁC TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY BẰNG

BIOGAS-HHO TRÊN BĂNG THỬ CÔNG SUẤT

Trong tập đồ án này, với đề tài “Đo đạc các tính năng động cơ xe gắn máy

chạy bằng BIOGAS-HHO trên băng thử công suất” vì vậy mà nội dung toàn bộ

gồm xoay quanh từ những vấn đề như giới thiệu tổng quan về nhiên liệu thay thế, tính toán thiết kế sản suất HHO và lưu trữ BIOGAS trên xe gắn máy, khảo sát băng thử động cơ Từ đó tiến hành đo tính năng động cơ xe gắn máy chạy bằng BIOGAS-HHO Tất cả nội dung của đồ án, toàn bộ bao gồm có 5 chương với nội dung của mỗi chương khác nhau nhưng giữa chúng có sự liên kết chặt chẽ và bổ sung cho nhau để tạo thành một bản tổng thể hoàn chỉnh Dưới đây là phần tóm tắt nội dung của từng chương và được trình bày theo trình tự như sau:

Chương 1: Nghiên cứu về nhiên liệu Biogas, HHO

Chương 2: Mô phỏng quá trình sinh công động cơ RSX chạy bằng nhiên liệu khí Chương 3: Thiết kế băng thử

Chương 4: Thực nghiệm đo tính năng động cơ xe gắn máy chạy bằng Xăng- Ethanol

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài đồ án:

ĐO ĐẠC CÁC TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY BẰNG

BIOGAS-HHO TRÊN BĂNG THỬ CÔNG SUẤT

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

……… ……… …… ………

… ……….… ……… ………

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Nghiên cứu về nhiên liệu Biogas, HHO

Chương 2: Mô phỏng quá trình sinh công động cơ RSX chạy bằng nhiên liệu khí Chương 3: Thiết kế băng thử

Chương 4: Thực nghiệm đo tính năng động cơ xe gắn máy trên băng thử

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài

Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

1 Bản vẽ mặt cắt động cơ xe gắn máy 110cc

2 Bản vẽ sơ đồ bố trí kết nối

3 Bản vẽ mạch điều khiển băng thử

4 Bản vẽ kết cấu máy phát

5 Bản vẽ băng thử công suất động cơ

6 Bản vẽ nối trục của băng thử

7 Bản vẽ kết quả thí nghiệm động cơ

5 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

TS Lê Minh Tiến

Sản xuất HHO và lưu trữ BIOGAS trên xe gắn máy

Thiết kế chế tạo băng thử công suất điện Thực nghiệm xác định công suất động cơ

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2019

7 Ngày hoàn thành đồ án: 09/06/2019

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Minh Lộc

2 Lớp: 13C4B Số thẻ SV: 103130145

3 Tên đề tài: CHẾ TẠO BĂNG THỬ ĐIỆN ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ

4 Người hướng dẫn: Bùi Văn Ga Học hàm/ học vị: Giáo sư- Tiến sĩ khoa học

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm đánh giá tối đa 1đ)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Minh Lộc

2 Lớp: 13C4B Số thẻ SV: 103130145

3 Tên đề tài: ĐO ĐẠC CÁC TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY

BẰNG BIOGAS-HHO TRÊN BĂNG THỬ CÔNG SUẤT

4 Người phản biện: ………Học hàm/ học vị: ………

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

tối đa

Điểm trừ

Điểm còn lại

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp,

1a - Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự

1b - Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên

1c - Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mô

phỏng, tính toán trong vấn đề nghiên cứu 10

1d - Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài

1e - Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề 10

1f - Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 15

2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 5

3 Tổng điểm đánh giá: theo thang 100

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

CÂU HỎI PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Minh Lộc

2 Lớp: 13C4B Số thẻ SV: 103130145

3 Tên đề tài: ĐO ĐẠC CÁC TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY BẰNG

BIOGAS-HHO TRÊN BĂNG THỬ CÔNG SUẤT

4 Người phản biện: ……… …….………… Học hàm/ học vị: ………

II Các câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời 1 ……….……….…… ………

………

2 ……… ………

………

Đáp án: (người phản biện ghi vào khi chấm và nộp cùng với hồ sơ bảo vệ) 1 ……….……….…… ………

………

………

………

2 ……… ………

………

………

………

………

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

Người phản biện

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ tên sinh viên: Trần Minh Lộc Lớp: 13C4B

2 Tên đề tài: ĐO ĐẠC CÁC TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY

BẰNG BIOGAS-HHO TRÊN BĂNG THỬ CÔNG SUẤT

Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

tối đa

Điểm trừ

Điểm còn lại

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp,

1a - Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự

1b - Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên ngành trong vấn đề nghiên cứu 25

1c - Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mô

phỏng, tính toán trong vấn đề nghiên cứu 10

1d - Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài

1e - Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề 10

1f - Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc

2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định

3 Tổng điểm đánh giá: theo thang 100

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

0 Ý kiến khác:………

………

………

………

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

Họ tên & chữ ký người chấm

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm trở lại đây ngành công nghiệp nước ta có nhiều sự phát triển vượt bậc, máy móc đã không còn là quá xa lạ với mỗi chúng ta Để đáp ứng nhu cầu của xã hội trong thời kì hội nhập, việc đào tạo ra các bậc kỹ sư, các thợ máy có trình

độ tay nghề, có kiến thức vững chắc về chuyên môn là một nhiệm vụ quan trọng

Là sinh viên ngành Cơ khí động lực, sau khi học các học phần về động cơ và

ô tô… thì việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe là rất thiết thực và bổ ích Để giúp sinh viên rèn luyện được kỹ năng tìm hiểu thông tin, củng cố, ứng dụng lý thuyết vào thực tế và bước đầu làm quen với

thực tiễn, mỗi sinh viên đều được làm đồ án tốt nghiệp Và với đề tài: “ĐO ĐẠC CÁC TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY BẰNG BIOGAS-HHO TRÊN BĂNG THỬ CÔNG SUẤT” em có thể đánh giá được các tính năng của động

cơ xe gắn máy khi chạy bằng loại nhiên liệu mới nhờ băng thử công suất Trong khuôn khổ nhiệm vụ được giao, em xin trình bày nội dung báo cáo thực hiện trong thời gian vừa qua

Em xin cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Bùi Văn Ga và các thầy cô

trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để em thực hiện yêu cầu của đồ án tốt nghiệp Dưới sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình cùng sự cố gắng,

nỗ lực của bản thân, do kiến thức hiểu biết có hạn nên trong bài báo cáo tốt nghiệp không thể không có sự sai sót, nhầm lẫn Do vậy, em mong các thầy cô thông cảm và chỉ bảo thêm để em hoàn thiện hơn trong quá trình học tập và công tác sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 09 tháng 06 năm 2019

Trần Minh Lộc

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả tính toán trong đồ án này là trung thực và chưa được sử dụng trong các đồ án tốt nghiệp trước đây Các số liệu sử dụng trong đồ án có nguồn góc rõ ràng, và công bố theo quy định

Sinh viên thực hiện

Trần Minh Lộc

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

Chương 1 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIOGAS VÀ HHO 1

1.1 Tổng quan về khả năng sinh khí biogas từ các nguyên liệu khác nhau 1

1.1.1 Tóm tắt về lên men kỵ khí 1

1.1.2 Khả năng sinh khí biogas từ chất thải hữu cơ 3

1.2 Nghiên cứu khả năng sinh biogas từ các nguyên liệu thực tế ở Việt Nam 5

1.2.1 Chọn các loại nguyên liệu 5

1.2.2 Bố trí thí nghiệm 6

1.2.3 Kết quả sinh khí biogas từ các nguồn nguyên liệu khác nhau 9

1.2.3.1 Phân bò 9

1.2.3.2 Phân heo 9

1.2.3.3 Phân gà 12

1.2.3.4 Hèm bia 12

1.2.3.5 Bèo tây 15

1.2.4 So sánh hiệu quả sinh khí 15

1.2.4.1 So sánh khối lượng khí sinh ra trong ngày 15

1.2.4.2 So sánh thành phần biogas từ các nguồn sản xuất khác nhau 16

1.3 Nghiên cứu nhiên liệu khí HHO 18

1.3.1 Đặc tính 18

1.3.2 Sản xuất khí HHO 19

1.3.3 Ứng dụng khí HHO 20

CHƯƠNG II MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH SINH CÔNG ĐỘNG CƠ RSX CHẠY BẰNG NHIÊN LIỆU KHÍ 21

2.1 Thiết lập mô hình tính toán 21

2.2 Kết quả mô phỏng bằng phần mềm FLUENT 24

2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình cháy của động cơ xe Honda Wave α 100cc 26

2.3.1 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên nồng độ các chất CH4, CO2, O2

trong hỗn hợp cháy của nhiên liệu 26

2.3.2 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến áp suất chỉ thị và biến thiên nhiệt độ trung bình của hỗn hợp trong buồng cháy 27

2.3.3 Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến đồ thị công chỉ thị và công chỉ thị chu trình 27

2.3.4 Ảnh hưởng tốc độ góc của động cơ đến biến thiên nồng độ CH4 29

2.3.5 Ảnh hưởng tốc độ góc của động cơ đến biến thiên áp suất chỉ thị và nhiệt độ trung bình trong buồng cháy của động cơ 29

2.3.6 Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu đến quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức 30

CHƯƠNG III THIẾT KẾ BĂNG THỬ 34

3.1 Thiết kế 34

3.1.1 Yêu cầu 34

3.1.2 Phương án thiết kế 34

3.1.3 Lựa chọn máy phát điện 35

3.1.4 Các cảm biến dùng trong băng thử 48

3.1.5 Hiệu chỉnh cảm biến đo 54

3.1.6 Điều khiển bướm ga 55

3.2 Mạch điện kết nối và điều khiển 56

3.2.1Giới thiệu về mạch điều khiển ARDUINO 56

3.2.2 Sơ đồ đấu dây 59

3.2.3 Thuật toán chương trình điều khiển 61

3.2.3 Chương trình điều khiển 62

3.3 Động cơ thực nghiệm 69

3.3.1 Giới thiệu chung về động cơ thực nghiệm 69

3.3.2 Hệ thống nhiên liệu 69

3.3.2 Hệ thống bôi trơn 70

3.3.4 Hệ thống làm mát 71

Chương IVĐO TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY CHẠY BẰNG XĂNG –

ETHANOL 72

4.1 Mục đích và đối tượng thực nghiệm 72

4.1.1 Mục đích thực nghiệm 72

4.1.2 Đối tượng thực nghiệm 72

4.1.3 Sơ đồ thực nghiệm 72

4.2 Nội dụng, yêu cầu và các chế độ thực nghiệm 73

4.2.1 Nội dung thực nghiệm 73

4.2.2 Yêu cầu thực nghiệm 73

4.3 Các bước thực nghiệm 73

4.3.1 Các bước tiến hành khi động cơ chưa hoạt động 73

4.3.2 Các bước tiến hành khi động cơ hoạt động 73

4.4 Kết quả thực nghiệm 74

4.4.1 Bảng số liệu 74

4.4.2 Độ thị đặc tính động cơ 76

4.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 77

Kết luận chương 77

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 78

Kết luận 78

Hướng phát triển đề tài 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ trung hòa cacbon của nhiên liệu biogas

Hình 1.2 Các giai đoạn hình thành biogas từ chất hữu cơ

Hình 1.3 Động học quá trình sản sinh biogas

Hình 1.4 Khả năng dinh khí biogas của một số nguyên liệu

Hình 1.5 Quy trình nạ nhiên liệu vào bình sinh khí

Hình 1.6 Bình sinh khí thí nghiệm

Hình 1.7 Máy hân tích khí biogas

Hình 1.8 Hiệu quả sinh khí biogas của phân bò

Hình 1.9 Hiệu quả sinh khí biogas của phân heo

Hình 1.10 Hiệu quả sinh khí biogas của phân gà

Hình 1.11 Hiệu quả sinh khí biogas của hèm bia

Hình 1.12 Hiệu quả sinh khí biogas của bèo tây

Hình 1.13 So sánh hiệu quả sinh khí biogas ở các nguyên liệu khác

Hình 1.14 Nồng độ mol của các chất chính trong biogas sản xuất từ các nguồn nguyên liệu khác nhau

Hình 2.1 Kích thước không gian tính toán buồng cháy xe máy Honda wave α

Hình 2.2 Các góc nhìn khác trong không gian buồng cháy xe máy Honda wave α Hình 2.3 Quá trình chia lưới trong không gian buồng cháy

Hình 2.4 Lưới của mặt phẳng chính diện trong không gian buồng cháy

Hình 2.5 Toàn bộ lưới trong không gian buồng cháy

Hình 2.6 Biến thiên nồng độ trung bình CH4, nhiệt độ và trường tốc độ của hỗn hợp trong buồng cháy động cơ ứng với nhiên liệu M80C20 và n= 3000 vòng/phút

Hình 2.7 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên nồng độ trung bình của CH4 trong buồng cháy (n=3000 vòng/phút)

Hình 2.8 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên nồng độ trung bình của O2 trong buồng cháy (n=3000 vòng/phút)

Hình 2.9 Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến biến thiên nồng độ CO2

(n=3000 vòng/phút)

Hình 2.10 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đồ thị áp suất chỉ thị (n=3000 vòng/phút) Hình 2.11 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến biến thiên nhiệt độ trung bình của hỗn hợp trong buồng Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đồ thị công chỉ thị (n=3000 vòng/phút) cháy (n=3000 vòng/phút)

Hình 2.12 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến công chỉ thị chu trình (n=3000 vòng/phút)

Hình 2.13 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến đồ thị công chỉ thị (n=6000 v/ph) Hình 2.14 Ảnh hưởng góc đánh lửa sớm đến công chỉ thị chu trình (n=6000 v/ph) Hình 2.15 Biến thiên góc đánh lửa sớm tối ưu theo tốc độ góc động cơ

Hình 2.16 Biến thiên nồng độ CH4 trung bình theo góc quay trục khuỷu ứng với các tốc độ khác nhau của động cơ (φs=300)

Hình 2.17 Biến thiên áp suất chỉ thị theo góc quay trục khuỷu ứng với các tốc độ khác nhau của động cơ (φs=300)

Hình 2.18 Biến thiên nhiệt độ trung bình của hỗn hợp trong buồng cháy theo góc quay trục khuỷu ứng với các tốc độ khác nhau của động cơ (φs=300)

Hình 2.19 Ảnh hưởng của nhiên liệu đến biến thiên nồng độ CH4 n=5000 vòng/phút Hình 2.20 Ảnh hưởng của nhiên liệu đến biến thiên nồng độ O2 n=5000 vòng/phút Hình 2.21 Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu đến áp suất chỉ thị trong buồng cháy n=3000 vòng/phút

Hình 2.22 Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu đến nhiệt độ trung bình trong buồng cháy n=3000 v/ph

Hình 2.23 Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu đến đồ thị công chỉ thị n=5000 vòng/phút

Hình 2.24 Ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu đến biến thiên nhiệt độ trung bình trong buồng cháy(n=5000 vòng/phút

Hình 3.1 Phương án thiết kế

Hình 3.2 Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ

Hình 3.3 Stator của máy phát điện xoay chiều

Hình 3.4 Rotor máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ có vòng tiếp điểm Hình 3.5 Bộ chỉnh lưu 6 diode và 8 diode

Hình 3.6 Sơ đồ của máy phát chỉnh lưu 3 pha

Hình 3.7 Điện áp sau khi đã chỉnh lưu của máy phát 3 pha

Hình 3.8 Đặc tính không tải của máy phát điện

Hình 3.9 Đặc tuyến tải theo số vòng quay

Hình 3.10 Đặc tuyến từ và hiệu điện thế máy phát phụ thuộc vào dòng kích

Hình 3.11 Chọn máy phát điện

Hình 3.12 Nguồn 24V cấp cho cuộn dây kích từ

Hình 3.13 Sơ đồ thiết kế bộ nguồn 24V DC

Hình 3.14 Mạch cầu Wheatstone

Hình 3.15 Loadcell chữ Z và sơ đồ kết nối

Hình 3.16 Mạch khuếch đại HX711

Hình 3.17 Sơ đồ đọc tín hiệu Loadcell

Hình 3.18 Lắp đặt loadcell

Hình 3.19 Encoder tuyệt đối

Hình 3.20 Cấu tạo và sơ đồ mạch điện của encoder tương đối

Hình 3.21 Nguyên lý hoạt động

Hình 3.22 Hiệu chỉnh cảm biến Loadcell

Hình 3.23 Mô tơ điều khiển bướm ga JX Servo BLS- 12V7146

Hình 3.24 Kết nối servo với arduino

Hình 3.25 Cấu trúc Arduno uno r3

Hình 3.26 Sơ đồ đấu dây mạch ARDUINO

Hình 3.27 Thuật toán chương trình điều khiển

Hình 3.28 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu xe máy HONDA RSX

Hình 3.29 Ống bơm dẫn dầu

Hình 4.1 Sơ đồ bố trí kết nối

Hình 4.2 Đồ thị momen và công suất động cơ khi thành phần Ethanol-10% Hình 4.3 Đồ thị momen và công suất động cơ khi thành phần Ethanol-20% Hình 4.4 Đồ thị momen và công suất động cơ khi thành phần Ethanol-30% Hình 4.5 Đồ thị momen và công suất động cơ khi thành phần Ethanol-40% Hình 4.6 Đồ thị momen và công suất động cơ khi thành phần Ethanol-50%

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Khả năng sinh khí của một số nguyên liệu

Bảng 1.2 Nguyên liệu sản xuất biogas

Bảng 1.3 Kết quả phân tích hàm lượng chất khô của các nguồn nguyên liệu Bảng 1.4 Hàm lượng chất khô, pH của nguyên liệu trước khi nạp liệu Bảng 1.5 Bảng thành phần biogas (Nguyên liệu: Phân bò)

Bảng 1.6 Bảng thành phần biogas (Nguyên liệu: Phân heo)

Bảng 1.7 Bảng thành phần biogas (Nguyên liệu: Phân gà)

Bảng 1.8 Bảng thành phần biogas (Nguyên liệu: Hèm bia)

Bảng 1.9 Bảng thành phần Biogas (Nguyên liệu: Bèo tây)

Bảng 3.1 Thông số loadcell chữ Z

Chương 1 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIOGAS VÀ HHO

1.1 Tổng quan về khả năng sinh khí biogas từ các nguyên liệu khác nhau

1.1.1 Tóm tắt về lên men kỵ khí

Chất thải hữu cơ từ các nguồn khác nhau có thể sử dụng để sản xuất biogas Quá trình sử dụng biogas làm nhiên liệu không làm tăng CO2 trong bầu khí quyển (hình 1.1) Quá trình xử lý kỵ khí để sinh ra biogas dựa trên phân hủy vi sinh của các chất hữu cơ trong môi trường không có hiện diện của phân tử oxygen Về cơ bản quá trình này có thể được chia thành 3 giai đoạn với 3 nhóm vi sinh vật khác biệt được tóm tắt như sau (hình 1.2):

• Giai đoạn đầu bao gồm các vi khuẩn lên men cả vi sinh vật kỵ khí và không kỵ khí Các chất hữu cơ phức hợp, carbohydrate, protein và lipid được thủy phân và lên men thành các acid béo, cồn, CO2, H2, NH3 và sulfide

• Trong giai đoạn thứ hai, vi khuẩn acetogenic tiêu thụ các sản phẩm hữu

cơ đã hình thành và tạo ra hydrogene, carbonic và acid acetic

Hình 1.1: Sơ đồ trung hòa carbon của nhiên liệu biogas

Ánh sáng mặt trời Quang hợp

Chất thải chăn nuôi

Thực vật Biomass

Chất thải hữu cơ

• Giai đoạn thứ ba sử dụng hai dạng vi khuẩn methanogetic khác biệt Dạng thứ nhất khử carbonic thành methane và dạng thứ hai decarboxylate acetate thành methane và carbonic

Mục đích của quá trình biogas là phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ thành methane Vì vậy điều quan trọng là tối ưu hóa các điều kiện sinh hóa của tất cả các phản ứng dẫn đến hình thành các methanogenic tiền thân và quan trọng hơn là đối với các phản ứng hình thành chính CH4 Đồng thời hạn chế tối đa các phản ứng hình thành những tạp chất trong biogas như CO2, N2 và những chất khí khác

Chất lượng biogas phụ thuộc nguồn sản xuất và thời gian các chất hữu cơ tồn tại trong hầm sinh khí Thường biogas chứa 60-70% CH4, 30-40% CO2 và dưới 1%

H2S (thường nằm trong khoảng từ 100 đến 2000ppm) Các chất khí khác như N2 có thể đến 10%, H2 có thể đến 5% Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất biogas có thể tóm tắt như sau:

- Nhiệt độ: Thường nằm trong khoảng 27-40C, tối ưu nằm trong khoảng 35C;

30 Thời gian lưu giữ chất hữu cơ trong hầm biogas: phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu, nhiệt độ… Thường từ 1 đến 30 ngày đối với hầm biogas và 10-20 năm đối với bãi rác;

- Không khí: tuyệt đối không có mặt vì bất lợi đối với quá trình kỵ khí;

Hình 1.2 Các giai đoạn hình thành biogas từ chất hữu cơ

Hình 2.2: Các giai đoạn hình thành biogas từ chất hữu cơ

Chất hữu cơ 1) Hóa lỏng, Thủy phân, Lên men

Acid hữu cơ, Cồn

- Vi khuẩn: phụ thuộc và chất thải và nhiệt độ; Methanosarcina có lợi cho quá trình sản sinh methane nhanh;

- Tỉ số C/N thấp hơn 43:1 và tỉ số C/P thấp hơn 187:1 ứng với biomass kỵ khí gần với C5H7NO2P0,1;

- pH: nằm trong khoảng 6-8; tối ưu gần 7;

- Acid nhẹ: bicarbonate alkalinity nên cao hơn acid alkalinity;

- Các thành phần rắn: tối ưu trong khoảng 7-9%;

- Các chất độc hại: sự hiện diện của một số cations và kim loại nặng với hàm lượng đủ lớn gây nguy hại đến quá trình kỵ khí

Hình 1.3: Động học quá trình sản sinh biogas

Hình 1.3 giới thiệu động học biogas từ chất thải hữu cơ Ban đầu tốc độ sinh khí tăng nhanh và đạt giá trị cực đại trong khoảng từ 5-7 ngày Sau đó tốc độ sinh khí giảm Lượng khí sinh ra hầu như không đổi sau 25 ngày lưu giữ nguyên liệu trong hầm

1.1.2 Khả năng sinh khí biogas từ chất thải hữu cơ

Sản lượng biogas sinh ra mỗi ngày ở quốc gia vùng xích đạo có thể lấy gần đúng như sau:

• 1 kg chất thải gia súc: 40 lít biogas

• 1 kg chất thải bò: 30 lít biogas

• 1 kg chất thải heo: 60 lít biogas

• 1 kg chất thải gia cầm: 70 lít biogas

Nếu biết khối lượng hơi gia súc, gia cầm mà chất thải của chúng được dùng để sản xuất biogas thì sản lượng biogas mỗi ngày được xác định gần đúng như sau:

Thời gian lưu giữ trong hầm biogas (ngày)

Sản lượng biogas (m3/m3/ngày)

Lượng biogas sinh ra (m3/khối lượng nguyên liệu)

• Trâu bò, gia cầm: 1,5 lít biogas/ngày/1 kg hơi

• Con người, heo: 30 lít biogas/ngày/1 kg hơi

Lượng biogas sinh ra và thành phần methane đối với các loại nguyên liệu khác nhau sau 10-20 ngày trong hầm biogas ở nhiệt độ khoảng 30C được giới thiệu ở bảng 1.1

Bảng 1.1: Khả năng sinh khí của một số nguyên liệu

STT

Nguyên liệu

Sản lượng biogas (l/kg VS)

Thành phần methane (%)

Kết quả cho thấy khả năng sinh khí của các chất béo cao vượt trội so với các chất khác, sau đó đến bắp, cỏ, rác cống, hèm bia Phân gia súc, gia cầm, trấu, rơm rạ

có khả năng sinh khí thấp hơn nhưng đây là nguồn nguyên liệu dồi dào trong sản xuất nông nghiệp ở nước ta

Hình 1.4: Khả năng sinh khí biogas của một số nguyên liệu

1.2 Nghiên cứu khả năng sinh biogas từ các nguyên liệu thực tế ở Việt Nam 1.2.1 Chọn các loại nguyên liệu

Các loại nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu và nguồn gốc nguyên liệu được giới thiệu trên bảng 1.2

Bảng 1.2: Nguyên liệu sản xuất biogas

Bùn hoạt tính Công ty cổ phần Đồng Xanh-Nhà máy cồn Đại Tân

Bã sắn Công ty Cổ phần Fococev Quảng Nam-Nhà máy tinh

bột sắn Quảng Nam Nước thải sắn Công ty Cổ phần Fococev Quảng Nam-Nhà máy tinh

bột sắn Quảng Nam Bèo tây Hồ tự nhiên

Phân gà Trại gà Hòa Phú-Công ty TNHH Đức Nghĩa

Hèm bia Công ty TNHH VBL Quảng Nam

Phân heo Nhà ông Đồng Văn Chữ, Hòa Sơn, Hòa Vang, thành

phố Đà Nẵng Phân bò Trung tâm giết mổ gia súc, gia cầm tập trung Đà Sơn,

thành phố Đà Nẵng

1.2.2 Bố trí thí nghiệm

Qui trình thí nghiệm được tiến hành như hình1.5

Hình 1.5: Quy trình nạp nguyên liệu vào bình sinh khí

Nguyên liệu lấy từ nguồn nêu trên được thu gom về phòng thí nghiệm Tại đây nguyên liệu được sấy khô ở nhiệt độ 100-105oC trong thời gian 3 giờ

Pha loãng + Cấy bùn

Nạp liệu

Nguyên liệu

Xác định hàm lượng chất

khô Phòng thí nghiệm

Hàm lượng chất khô có trong mẫu nguyên liệu được tính theo công thức sau:

1000.mmmm[SS]

1 2 2 3

−

−

Trong đó:

- m1: Khối lượng cốc sứ đã sấy khô trước khi lọc, tính bằng mg

- m2: Khối lượng cốc sứ có cặn trước khi sấy, tính bằng mg

- m3: Khối lượng cốc sứ có cặn sau khi sấy khô, tính bằng mg

Kết quả xác định hàm lượng chất khô của các nguyên liệu thí nghiệm cho ở bảng 2.3

Bảng 1.3: Kết quả phân tích hàm lượng chất khô của các nguồn nguyên liệu

kị khí thí nghiệm để đẩy nhanh quá trình phân hủy kị khí

Lượng nước cần để pha loãng các nguyên liệu, hàm lượng chất khô của nguyên liệu trước khi nạp vào bình sinh khí thể hiện ở bảng 2.4

Nguyên liệu sau khi pha trộn và cấy bùn hoạt tính được nạp vào bình sinh khí có dung tích 21 lít Bình được thiết kế cải tạo từ bình chứa nước lọc, có cánh khuấy nguyên liệu Thí nghiệm được tiến hành song song với 8 bình sinh khí Mỗi bình sinh khí có một túi chứa khí (túi y tế dung tích 02 lít) Bình sinh khí và túi chứa nối với nhau bằng ống nhựa mềm Bình sinh khí có gắn 01 nhiệt kế bên hông (nhiệt kế 100oC), chiều sâu 11 cm (hình 2.6)

Biogas được sinh ra từ chai chứa hỗn hợp bùn và nguyên liệu theo ống nhựa mềm đi lên túi chứa khí Mỗi ngày tiến hành đo và xả khí lúc 6h và 18h và theo dõi nhiệt độ bằng nhiệt kế vào lúc 6h, 9h, 12h, 15h và 18h Nguyên liệu được khuấy mỗi

ngày 2 lần, mỗi lần 5 phút vào thời điểm trước lúc tiến hành đo thể tích và thành phần biogas sinh ra Các chỉ tiêu đo là CH4, H2S, CO2, CO được thực hiện bằng máy phân

tích khí biogas Gas Data GFM 435

Bảng 1.4: Hàm lượng chất khô, pH của nguyên liệu trước khi nạp liệu

Nguyên liệu

Hàm lượng chất khô nguyên liệu (%)

Khối lượng nguyên liệu nạp (kg)

Thể tích bùn cấy (lit)

Thể tích nước pha loãng (lit)

Thể tích nguyên liệu nạp (lit)

Hàm lượng chất khô sau nạp liệu (%)

Hình 1.7: Máy phân tích khí biogas

1.2.3 Kết quả sinh khí biogas từ các nguồn nguyên liệu khác nhau

1.2.3.1 Phân bò

Kết quả nghiên cứu sinh khí biogas từ phân bò được giới thiệu trên hình 2.8 Kết quả này cho thấy với nguyên liệu phân bò, ngay khi nạp liệu ta đã có thể thu nhận biogas với thể tích lớn kéo dài trong 13 ngày Thời gian của toàn bộ quá trình sinh khí

là 21 ngày Thể tích khí sinh ra ổn định trong giai đoạn đầu với thể tích lớn nhất 5 lít/ngày

Thành phần CH4 trong thể tích biogas với nguyên liệu phân bò được duy trì tương đối ổn định trong toàn bộ quá trình.Thành phần CH4 cao nhất là 64,8% thể tích khí sinh ra trong ngày Giai đoạn thủy phân và lên men của phân bò diễn ra trong hệ tiêu hóa của bò nên khi tiến hành ủ kỵ khí phân bò sẽ diễn ra giai đoạn sinh CH4 Thành phần biogas trung bình đối với nguyên liệu phân bò cho ở bảng 1.5

Bảng 1.5: Bảng thành phần biogas (Nguyên liệu: Phân bò)

ra từ phân heo thấp Tuy nhiên về mặt chất lượng khí ta thấy thành phần CH4 chiếm chủ yếu trong toàn bộ quá trình Thành phần CH4 cao nhất là 71,5% thể tích

Thành phần trung bình của biogas từ nguyên liệu phân heo được cho ở bảng 1.6

Bảng 1.6: Bảng thành phần biogas (Nguyên liệu: Phân heo)

Biến thiên thành phần biogas theo thời gian

(Nguyên liệu: Phân bò)

Hình 1.8: Hiệu quả sinh khí biogas của phân bò

Thành phần trung bình biogas (Nguyên liệu: Phân bò)

54%

36%

10%

CH4 CO2 KHÁC

Hiệu quả sinh khí biogas (Nguyên liệu: Phân heo)

Biến thiên thành phần biogas theo thời gian

(Nguyên liệu: Phân heo)

Hình 1.9: Hiệu quả sinh khí biogas của phân heo

1.2.3.3 Phân gà

Khả năng sinh khí của phân gà được giới thiệu trên hình 1.10 Kết quả này cho thấy khả năng sinh khí của nguyên liệu phân gà biến thiên theo nhiệt độ Phân gà sinh khí tương đối ổn định sau 30 ngày kể từ khi nạp liệu và ở nhiệt độ ổn định trên 30oC Thể tích khí sinh ra lớn nhất là 5 lít/ngày Quá trình sinh khí kéo dài 63 ngày

Giai đoạn đầu khí CO2 chiếm phần lớn trong thể tích khí sinh ra chứng tỏ quá trình thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp kéo dài, giai đoạn sau kéo dài từ ngày thứ 41 với thành phần CH4 chiếm chủ yếu và kéo dài tới khi kết thúc quá trình Thành phần CH4 cao nhất là 75,3% thể tích Giai đoạn thủy phân và lên men của phân gà là 26 ngày

Thành phần trung bình của biogas từ nguyên liệu phân gà cho ở bảng 1.7

Bảng 1.7: Bảng thành phần biogas (Nguyên liệu: Phân gà)

Thành phần trung bình biogas (Nguyên liệu: Phân heo)

68%

27%

5%

CH4 CO2 KHÁC

Biến thên thành phần biogas theo thời gian

(Nguyên liệu: Phân gà)

tiên, thành phần khí chủ yếu là CO2 Kể từ ngày thứ 20 thành phần CH4 bắt đầu tăng

lên và duy trì cho tới khi quá trình kết thúc Thành phần CH4 cao nhất là 76,6% thể

tích Khi nhiệt độ ổn định thành phần khí sinh ra duy trì ở mức 60% CH4 trong giai

đoạn cuối của quá trình Giai đoạn thủy phân và lên men của hèm bia là 26 ngày

Thành phần biogas từ hèm bia cho ở bảng 1.8

Bảng 1.8: Bảng thành phần biogas (Nguyên liệu: Hèm bia)

Thể tích Biogas Nhiệt độ bình sinh khí Nhiệt độ khí quyển

Đã chú thích [M1]:

Thành phần trung bình biogas (Nguyên liệu: Phân gà)

39%

51%

10%

CH4 CO2 KHÁC

Hình 1.10: Hiệu quả sinh khí biogas của phân gà

Hiệu quả sinh khí biogas (Nguyên liệu: Hèm bia)

Nhiệt độ khí quyển

Biến thiên thành phần biogas theo thời gian

(Nguyên liệu: Hèm bia)

Hình 1.11: Hiệu quả sinh khí biogas của hèm bia

1.2.3.5 Bèo tây

Kết quả trên hình 1.12 cho thấy bèo tây có thể sinh khí ở điều kiện nhiệt độ

18oC Lượng khí sinh ra tập trung trong giai đoạn đầu của quá trình Thể tích khí sinh

ra lớn nhất trong ngày thứ 5 là 5 lít/ngày Giai đoạn sinh khí chủ yếu kéo dài trong 30 ngày kể từ ngày nạp liệu nhưng không ổn định Trong thời gian 22 ngày sau đó thể tích khí sinh ra giảm dần đến khi kết thúc hoàn toàn Quá trình sinh khí kéo dài 52 ngày

Về chất lượng khí ta thấy thành phần CH4, biến đổi tăng đều trong giai đoạn đầu, sau khi CH4 đạt 50% thể tích khí sinh ra quá trình này kéo dài 40 ngày, và giai đoạn cuối đến kết thúc hoàn toàn kéo dài 07 ngày Dựa vào bảng số liệu theo dõi hàng ngày và biểu đồ biến đổi thành phần khí biogas ta thấy trong giai đoạn cuối của quá trình ngoài các thành phần CH4, CO2, H2S, CO còn có các khí khác chưa xác định được Thành phần CH4 cao nhất là 64,4% thể tích khí sinh ra trong ngày

Thành phần biogas từ bèo tây cho ở bảng 1.9

Bảng 1.9: Bảng thành phần Biogas (Nguyên liệu: Bèo tây)

Thành phần Thể tích (lít) Tỷ lệ %

1.2.4 So sánh hiệu quả sinh khí

1.2.4.1 So sánh khối lượng khí sinh ra trong ngày

Hình 1.13 so sánh khả năng sinh khí của các loại nguyên liệu khác nhau Kết quả so sánh hiệu quả sinh khí cho thấy phân bò và phân heo có thời gian sinh khí ngắn

Thành phần trung bình biogas (Nguyên liệu: Hèm bia)

45%

46%

9%

CH4CO2KHÁC

Hiệu quả sinh khí biogas (Nguyên liệu: Bèo tây)

nhưng lượng khí sinh ra hằng ngày ổn định Hiệu quả sinh khí của phân bò cao, đạt mức lớn nhất khoảng 5 lít/ngày Trong khi đó đối với phân heo, lượng khí sinh ra trung bình mỗi ngày khoảng 1,5 lít Những chất còn lại như phân gà, bèo tây, hèm bia

có thời gian sinh khí kéo dài và không ổn định Bèo tây sinh khí chủ yếu ở giai đoạn đầu, đạt giá trị cực đại khoảng 5 lít/ngày Hèm bia và phân gà sinh khí cao ở cuối quá trình, đạt cực đại khoảng 4 lít/ngày

1.2.4.2 So sánh thành phần biogas từ các nguồn sản xuất khác nhau

Chất lượng biogas phụ thuộc vào hàm lượng CH4 có mặt trong hỗn hợp khí Hình 1.14 giới thiệu kết quả nghiên cứu thành phần khí biogas được sản xuất từ 5 nguồn nguyên liệu trình bày trên đây: bèo tây, hèm bia, phân gà, phân heo và phân bò Trong điều kiện môi trường bình thường thì hàm lượng thể tích trung bình của CH4

trong biogas lớn hơn 50% đối với các loại nguyên liệu nghiên cứu Phân heo cho thành phần CH4 cao hơn các chất khác Phân bò và bèo tây cho hàm lượng CH4 tương đương

và xấp xỉ khoảng 52-53%

Trong điều kiện nước ta, biogas chủ yếu sản xuất từ chất thải chăn nuôi, trong

đó phân heo là chính Với hàm lượng CH4 trong biogas khoảng trên 60% sinh ra từ các hầm sinh khí sử dụng các nguyên liệu này, biogas có thể được sử dụng thông thường (ở dạng thô) hay các thiết bị công nghiệp (ở dạng đã lọc các tạp chất)

Biến đổi thành phần biogas theo thời gian

(Nguyên liệu: Bèo tây)

Hình 1.12: Hiệu quả sinh khí biogas của bèo tây

Thành phần trung bình biogas (Nguyên liệu: Bèo tây)

53%

37%

10%

CH4 CO2 KHÁC

Hình 1.13: So sánh hiệu quả sinh khí biogas của các loại nguyên liệu khác

Bèo tây

1.3 Nghiên cứu nhiên liệu khí HHO

1.3.1 Đặc tính

Khí HHO đơn giản là trạng thái mới của nước khi điện phân Khí HHO cũng được gọi là oxy-hydro hoặc khí Brown Nó được sản xuất theo quy trình điện phân trong đó một nguồn năng lượng điện được kết nối với hai điện cực và được đặt trong hỗn hợp nước và chất điện phân Khí HHO là hỗn hợp của khí H2 và O2 thường ở tỷ lệ nguyên tử 2:1, tương tự như tỷ lệ của nước Ở nhiệt độ và áp suất bình thường oxyhydrogen có thể cháy khi nó nằm trong khoảng từ 4% đến 94% hydro theo thể tích với nhiệt độ ngọn lửa khoảng 2000 °C Oxyhydrogen sẽ cháy (biến thành hơi nước và giải phóng năng lượng duy trì phản ứng) khi được đưa đến nhiệt độ tự bốc cháy của

nó Đối với hỗn hợp cân bằng hóa học ở áp suất khí quyển bình thường đây là khoảng

570 °C (10650 °F) Năng lượng tối thiểu cần thiết để tạo ra hỗn hợp như vậy với tia lửa là khoảng 002 mJ Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn khí HHO có thể cháy khi nó nằm trong khoảng từ 4% đến 95% hydro theo thể tích

Khi đốt cháy hỗn hợp khí chuyển thành hơi nước và giải phóng năng lượng duy trì phản ứng 2418 kJ năng lượng cho mỗi mol H2 bị đốt cháy Lượng năng lượng nhiệt được giải phóng không phụ thuộc vào chế độ đốt nhưng nhiệt độ của ngọn lửa khác nhau Nhiệt độ tối đa khoảng 2.800 °C (5.100 ° F) đạt được bằng hỗn hợp cân bằng hóa học chính xác, nóng hơn khoảng 700 ° C (1.300 ° F) so với ngọn lửa hydro trong

Hình 1.14: Nồng độ mol của các chất chính trong biogas sản xuất từ các

nguồn nguyên liệu khác nhau

52,7

67,6

53,9 51,2

27,5

36,1 37,1

C mol (%)

không khí Khi một trong hai khí được trộn vượt quá tỷ lệ này hoặc khi trộn với khí trơ như nitơ nhiệt lan truyền khắp một lượng vật chất lớn hơn và nhiệt độ sẽ thấp hơn Khí HHO có nhiều đặc tính khác biệt so với những khí khác Dưới đây là danh sách một số đặc tính:

- Khí HHO là khí không mùi không màu và nhẹ hơn không khí

- Trong quá trình sản xuất khí HHO hoàn toàn không có quá trình bay hơi năng lượng điện được sử dụng là không đủ để bay hơi

- Đặc tính biến đổi của hàm lượng năng lượng của khí HHO là bằng chứng cho thấy nó có cấu trúc độc đáo với thành phần hóa học bao gồm các liên kết vượt

ra ngoài các loại hóa trị

- Khí HHO không tuân theo luật PVT cơ bản đối với khí

- Khí HHO cho thấy sự kết dính bất thường với các chất khí chất lỏng và chất rắn HHO liên kết với nhiên liệu khí (như khí tự nhiên nhiên liệu Magie và các loại khác) cũng như nhiên liệu lỏng (như dầu diesel xăng dầu mỏ lỏng và các loại khác)

- Việc tạo ra khí HHO từ nước cất ở nhiệt độ và áp suất khí quyển thông qua một quá trình bay hơi hoặc tách riêng về mặt cấu trúc điều này cho thấy sự tồn tại của một dạng nước mới

1.3.2 Sản xuất khí HHO

Cho đến nay điện phân là hương pháp sản xuất khí HHO được sử dụng rộng rãi nhất từ nước Phương pháp này dùng dòng điện để tách nước thành khí hydro và oxyg Quá trình gồm hai phản ứng xảy ra ở hai điện cực Hydro sinh ra ở điện cực âm và oxy

ở điện cực dương:

Phản ứng trên cathode: 2 H2O + 2e- => H2 + 2 OH- (15.3)

Phản ứng trên anode: 2 OH- => H2O + ½ O2 + 2e- (15.4)

Tổng quát: 2 H2O + điện năng => 2 H2 + O2 (15.5)

Sau đây là một số các dạng điện phân phổ biến:

a) Điện phân thông thường

Quá trình tiến hành với chất điện phân là nước hay dung dịch kiềm Hai phần anode và cathode được tách riêng bởi màng ngăn ion để tránh hòa lẫn hai khí sinh ra b) Điện phân nước áp suất cao

Điện phân nước áp suất cao có thể sinh ra hydrogen ở áp suất đến 5 MPa Quá trình vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và hoàn thiện dần

c) Điện phân nước ở nhiệt độ cao

Ưu điểm của phương pháp này là đưa một phần năng lượng cần thiết cho quá trình điện phân ở dạng nhiệt năng, nhiệt độ 800-10000C vào quá trình, do đó có thể hạn chế bớt lượng điện năng tiêu thụ Nhiều nghiên cứu đã hướng đến việc thu nhiệt từ các chảo parabol tập trung năng lượng mặt trời hay tận dụng nhiệt thừa từ các trạm năng lượng

d) Quang điện phân (photoelectrolysis)

Các panel mặt trời, chất bán dẫn (ứng dụng hiện tượng quang điện), chuyển hóa trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện năng Khí hydrogen được sinh ra khi dòng quang điện này chạy qua thiết bị điện phân đặt trong nước Sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra điện dùng trong điện phân nước, tương tự, chúng ta cũng có thể sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo khác như năng lượng gió, thủy điện để điện phân nước tạo ra hydrogen Như thế việc sản xuất hydrogen sẽ là một quá trình sạch (không khí thải), tái sinh và bền vững

1.3.3 Ứng dụng khí HHO

Nguồn nước sẵn có và vô hạn khiến khí HHO có thể xem là một nguồn năng lượng thay thế vô cùng tốt được phát triển cho đến thời điểm này Nó có hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn so với khí hydro thường được coi là sở hữu hiệu suất chuyển đổi cao nhất làm nhiên liệu Khí HHO không gây ô nhiễm - nó thậm chí không phát ra các oxit nitơ kết quả từ quá trình đốt cháy hydro Nó có thể tái chế tự nhiên - sản phẩm đốt cháy của nó là nước tinh khiết Khí HHO có thể thích ứng giống như hydro với hầu hết các công nghệ sử dụng năng lượng hiện có mà không cần sửa đổi gì Dưới đây là những ứng dụng phổ biến của khí HHO:

Thắp sáng: Nhiều dạng đèn oxyhydrogen đã được sử dụng chẳng hạn như ánh đèn sân khấu dùng ngọn lửa oxyhydrogen để đốt nóng một mảnh vôi để đốt nóng trắng Do sự bùng nổ của oxyhydrogen ánh đèn sân khấu đã được thay thế bằng ánh sáng điện

Thổi oxyhydrogen: Bản thân ống thổi oxy-hydro được phát triển bởi người Pháp Bochard-de-Saron nhà khoáng vật học người Anh Edward Daniel Clarke và nhà hóa học người Mỹ Robert Hare vào cuối thế kỷ thứ mười tám và đầu thế kỷ mười chín

Nó tạo ra một ngọn lửa đủ nóng để làm tan chảy các vật liệu chịu lửa như bạch kim,

sứ, gạch và corundum và là một công cụ có giá trị trong một số lĩnh vực khoa học Nó được sử dụng trong quy trình Verneuil để sản xuất corundum tổng hợp

Ngọn đuốc oxyhydrogen: Một ngọn đuốc oxyhydrogen (còn được gọi là ngọn đuốc hydro) là một ngọn đuốc oxy-khí đốt cháy hydro (nhiên liệu) bằng oxy (chất oxy hóa) Nó được sử dụng để cắt và hàn kim loại thủy tinh và nhựa dẻo Do sự cạnh tranh

từ mỏ cắt nhiên liệu axetylen và từ hàn hồ quang mỏ hàn oxyhydrogen hiếm khi được

sử dụng ngày nay nhưng nó vẫn là công cụ cắt được ưa thích trong một số ứng dụng thích hợp