Esquerda:Estruturas de vórtice de fluxos em espiral. À direita:padrão de mistura de dois fluxos de amônia com o fluxo de ar perto dos redemoinhos, localizado na parte inferior da figura. As cores indicam a distribuição da fração molar de amônia, com maiores quantidades de moléculas de amônia em vermelho, e valores mais baixos em azul. Crédito:Taylor &Francis
Novas simulações indicam que a amônia em turbilhão nas câmaras de combustão pode ajudar a reduzir as emissões prejudiciais - uma visão que pode ajudar os esforços em andamento para desenvolver amônia como uma fonte de combustível livre de carbono.
Pesquisadores no Japão identificaram uma maneira de reduzir as emissões prejudiciais produzidas pelo combustível amônia. Envolve girar o gás com ar como parte do processo de geração de energia. A descoberta ajuda a avançar na pesquisa sobre a amônia como uma alternativa aos combustíveis à base de carbono para carros, aviões, e instalações de geração de energia.
Amônia (NH 3 ) é um composto que contém um átomo de nitrogênio e três átomos de hidrogênio. Está sob investigação como fonte alternativa de combustível por várias razões. Ele contém muito hidrogênio, mas é menos caro e menos inflamável do que o hidrogênio puro, tornando-o mais seguro para o transporte. Já existem fábricas de produção porque a amônia é amplamente utilizada em fertilizantes.
Até aqui, amônia tem sido considerada como combustível quando misturada com gasolina, diesel, Combustíveis de hidrogênio e metano para reduzir a proporção de combustíveis baseados em carbono e suas emissões que contribuem para a mudança climática. O desenvolvimento de amônia como fonte de combustível puro continua sendo um desafio, em parte porque níveis relativamente altos de emissões prejudiciais de óxido nítrico são produzidos durante o processo de combustão.
O óxido nítrico é conhecido por ser prejudicial à saúde humana, contribui para a destruição da camada de ozônio, e quando reage com outros compostos, contribui para a chuva ácida e o aquecimento atmosférico.
Uma equipe do Institute of Fluid Science da Tohoku University, no Japão, usou supercomputadores para executar 'simulações de grandes redemoinhos' para analisar como o combustível de amônia se comporta sob diferentes condições de combustão, e para ver se é teoricamente possível reduzir as emissões de óxido nítrico.
Especificamente, eles analisaram o que aconteceu quando a amônia foi misturada com o ar dentro de uma câmara de combustão teórica sob diferentes pressões. Eles compararam os resultados com os de amônia e ar pré-misturados antes de entrar na câmara de combustão, que é conhecido por produzir menos emissões de óxido nítrico em condições de alta proporção de combustível para ar.
Eles descobriram que girando não um, mas duas correntes de gás amônia com uma corrente de ar reduziram as emissões de óxido nítrico a níveis equivalentes aos processos pré-misturados. Tornando o volume dos dois fluxos de amônia entre os turbilhões mais internos e externos desiguais - 60 por cento e 40 por cento do total de combustível injetado, respectivamente - levou a uma distribuição mais uniforme de combustível e ar em toda a câmara de combustão, que produziu menores emissões de óxido nítrico.
Ainda, os níveis de emissão eram mais altos do que os regulamentos ambientais japoneses para turbinas a gás. Os pesquisadores planejam o próximo teste se a injeção de ar a jusante do combustor reduz ainda mais as emissões.
