Đây là một Dự án được lựa chọn vào Vòng Chung kết Cuộc thi “Tìm kiếm tài năng khởi nghiệp đổi mới sáng tạo Thành Nam năm 2024” của nhóm giải pháp đến từ trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định, một giải pháp đột phá đang mở ra tương lai xanh hơn cho Việt Nam và thế giới, không chỉ giảm phát thải khói bụi độc hại từ các động cơ diesel cũ mà còn giúp tiết kiệm nhiên liệu, giảm chi phí vận hành và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
1. Mô tả tổng quát về dự án
Động cơ diesel có một loại phát thải dạng rắn (PM) hay còn được gọi là khói bụi hoặc soot. Phát thải này vô cùng nguy hiểm không chỉ gây ung thư cho con người mà còn gây ô nhiễm môi trường, biến đổi khí hậu. Loại phát thải này được sinh ra khi đốt nhiên liệu diesel trong buồng đốt. Có rất nhiều các nguyên nhân dẫn tới sự hình thành phát thải độc hại này. Trong đó, có một nguyên nhân chính là sự không đồng nhất của hòa khí do thời gian hòa trộn ngắn và tốc độ cháy của ngọn lửa diesel chậm
Thay đổi kết cấu động cơ để giải quyết vấn đề nêu trên gặp rất nhiều khó khăn về công nghệ. Trang bị các bầu lọc để lọc muội than thì cũng gặp nhiều khó khăn do làm việc lâu ngày bầu lọc sẽ bị tắc ảnh hưởng tới tính năng kỹ thuật và kinh tế của động cơ, chi phí bảo dưỡng và sửa chữa lớn
Để không phải thay đổi kết cấu động cơ, không trang bị bộ lọc PM thì phương pháp đơn giản nhất là cải thiện quá trình cháy của động cơ. Ý tưởng được đưa ra là sử dụng nhiên liệu hydro để cung cấp vào đường nạp của động cơ diesel. Hydro với đặc tính cháy nhanh của mình sẽ giúp lan tràn màng lửa để nâng cao hiệu quả cháy. Từ đó, sẽ giảm phát thải khói. Ngoài ra, nhiệt trị của hydro cao sẽ làm tăng hiệu suất nhiệt của động cơ. Vì vậy, sẽ nâng cao hiệu quả kinh tế do giảm tiêu hao nhiên liệu. Tuy nhiên, nhiên liệu hydro lại có nhược điểm là: việc sản xuất, vận chuyển và tích trữ bảo quản khó khăn, tốn kém do nhiên liệu có tỷ trọng rất thấp. Do đó khả năng áp dụng sẽ gặp nhiều bất cập. Vì thế, tối ưu nhất là chế tạo bộ tạo khí giàu hydro bằng cách điện phân nước ngay trên động cơ.
Với ý tưởng này, HHO được sản xuất theo nhu cầu sử dụng tại chỗ, không lưu trữ. HHO được sản xuất từ bình điện phân và được cung cấp bổ sung trực tiếp vào đường nạp. Thiết bị sản xuất HHO nhỏ gọn, có thể bố trí tích hợp trên máy phát điện, phương tiện giao thông đường bộ và đường thủy…… Do không phải lưu trữ nhiên liệu khí nên khắc phục được những nhược điểm đối với bình chứa nhiên liệu áp lực cao.
Dự án thành công thì sẽ có đóng góp cho cả mặt môi trường và kinh tế.
– Về môi trường: dự án hướng đến việc giảm lượng khí thải độc hại từ các động cơ diesel cũ, góp phần cải thiện chất lượng không khí và giảm tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng, chống biến đổi khí hậu.
– Về kinh tế: việc giảm tiêu hao nhiên liệu sẽ giúp chủ phương tiện tiết kiệm chi phí vận hành, đồng thời kéo dài tuổi thọ của động cơ. Dự án này cũng phù hợp với xu hướng phát triển bền vững và các chính sách môi trường của Việt Nam, tạo cơ hội để áp dụng công nghệ mới, nhiên liệu mới vào việc cải tiến các phương tiện cũ, thay vì phải loại bỏ hoàn toàn.
Sản phẩm dự án là một sản phẩm khoa học về một loại nhiên liệu mới và đang được nhiều nhà khoa học coi là nhiên liệu của tương lai.
2. Cấu tạo và hoạt động của hệ thống
2.1. Cấu tạo
Hệ thống tạo khí giàu hydro bao gồm bình chứa dung dịch điện phân số 1. Bình điện phân số 2. Bình số 3 chứa nước thông thường có nhiệm vụ làm mát cho khí giàu hydro và chống cháy ngược. Để đảm bảo an toàn khí được đưa qua van một chiều rồi đưa vào động cơ
Bộ điện phân được cung cấp dòng điện 1 chiều. Nguồn điện này có thể thay đổi được điện áp và dòng điện.
2.2 Hoạt động
Dung dịch điện phân được hòa trộn với tỉ lệ mong muốn rồi cung cấp vào bình số 1. Do bình số 1 và số 2 thông nhau nên mặt thoáng của hai bình là như nhau. Khi cấp điện cho các bản cực của bình điện phân số 2 thì khí giàu hydro sẽ được tạo ra và quay lại bình 1 để đưa vào bình 3. Tại bình 3, khí giàu hydro sẽ được làm mát rồi qua van một chiều cung cấp cho động cơ
Với mỗi loại động cơ khác nhau thì lượng khí giàu hydro cung cấp là khác nhau.
Cùng một loại động cơ thì mỗi chế độ tốc độ và công suất của động cơ thì lượng khí giàu hydro sẽ khác nhau
Lưu lượng giàu hydro đi ra phụ thuộc vào dòng điện điện phân, kết cấu bộ điện phân, dung dịch điện phân….
Do đó, vấn đề mấu chốt của dự án là phải nghiên cứu xác định được kích thước bộ điện phân, nồng độ dung dịch điện phân, cường độ dòng điện điện phân để tạo ra lượng khí giàu hydro phù hợp với các dải công suất của các loại động cơ khác nhau.
3. Kết quả đã đạt được
– Đã nghiên cứu cả lý thuyết và thực nghiệm để đánh giá hiệu quả của giải pháp. Hiệu quả của giải pháp được đăng trên 03 tạp chí có tính điểm của hội đồng giáo sư nhà nước
– Đã được công ty Cổ phần Egreen hỗ trợ trong việc triển khai trên máy phát điện sử dụng động cơ diesel
– Đã và đang triển khai sản phẩm trên phương tiện giao thông sử dụng động cơ diesel
– Chuẩn bị nghiên cứu hệ thống để lắp đặt cho các phương tiện đường thủy sử dụng động cơ diesel
4. Những kết quả, lợi ích về kinh tế, xã hội của ý tưởng, dự án
Nếu sản phẩm được áp dụng trên thị trường tại Việt Nam. Sản phẩm sẽ mang lại các lợi ích sau:
– Giảm phát thải khói cho động cơ diesel thế hệ cũ tại Việt Nam. Do đó sẽ hạn chế các bệnh tật liên quan khói bụi của động cơ diesel và biến đổi khí hậu do ô nhiễm môi trường;
– Giảm lượng nhiên liệu diesel tiêu thụ. Điều này sẽ làm giảm bớt gánh nặng cho nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày càng cạn kiệt;
– Tăng cường sử dụng nguồn nhiên liệu mới.
Tất cả các điều trên sẽ hướng tới thực hiện các cam kết về môi trường trong chống biến đổi khí hậu, hạn chế sử dụng nhiên liệu hóa thạch, đa dạng nguồn nhiên liệu sử dụng của Chính phủ
5. Định hướng phát triển của Ý tưởng, dự án sau 1 năm, 2 năm, 3 năm:
Hiện nay, ý tưởng vẫn đang trong quá trình nghiên cứu. Vì vậy, định hướng phát triển của dự án trong năm 2025 là tiếp tục hoàn thiện sản phẩm và tiếp tục nghiên cứu thí nghiệm tại công ty cổ phần Egreen. Năm 2026 là đánh giá hiệu quả của sản phẩm tại các trung tâm nghiên cứu có giấy chứng nhận có thẩm quyền. Năm 2027 là đăng ký bản quyền sở hữu trí tuệ và phân phối sản phẩm tại tỉnh Nam Định và một số tỉnh lân cận.
Tài Minh – P.QLCN&TTCN
