Silnik azotowy w motoryzacji. Bezemisyjna alternatywa dla wodoru

Silnik azotowy w wyścigu technologii

Wodór, według wielu ekspertów, ma potencjał, by zrewolucjonizować nasze życie. Jednak jego pozycja nie jest niezagrożona. Na łamach naszego portalu pisaliśmy już o amoniaku jako alternatywnym nośniku energii. Teraz do wyścigu o przyszłość energetyki dołącza silnik azotowy.

Chociaż wodór ma wiele zalet jako paliwo, warto przyjrzeć się także potencjałowi azotu. Nie jest on typowym paliwem jak benzyna czy wodór, ale oferuje interesujące możliwości zastosowania w przemyśle i motoryzacji. Może pełnić rolę nośnika energii w systemach ze sprężonym gazem lub w turbinach wykorzystujących ciekły azot. Energia wytwarzana podczas jego parowania i rozszerzania pozwala na napędzanie mechanizmów bez emisji spalin – azot wraca po prostu do atmosfery.

Ciekły azot jest również niezastąpiony w chłodzeniu, na przykład podczas testów silników w motoryzacji. Czytamy o tym na portalu Econews.

Problemem pozostaje jednak energochłonna produkcja ciekłego azotu oraz jego niższa gęstość energetyczna w porównaniu z tradycyjnymi paliwami. W związku z tym nie nadaje się on do masowego użytku. Mimo to może znaleźć swoje miejsce w wyspecjalizowanych zastosowaniach, takich jak transport w magazynach czy zakładach przemysłowych. Kto wie, może jeszcze nas pozytywnie zaskoczy?

Polecamy: Odkryto nowy sposób wydobycia ważnego metalu. Taniej i ekologiczniej

Jak działa silnik azotowy?

Silnik na azot to fascynujący pomysł, który wykorzystuje zmianę stanu skupienia. Cały proces zaczyna się od ciekłego azotu, schłodzonego do temperatury około -196°C. Przechowywany w kriogenicznym zbiorniku przypominającym termos, ciekły azot zachowuje swoją niską temperaturę. Po wpuszczeniu go do specjalnej komory zaczyna się szybko nagrzewać (np. od powietrza z otoczenia). W wyniku tego przechodzi w stan gazowy i gwałtownie się rozszerza, zwiększając swoją objętość aż 700-krotnie.

To rozszerzanie generuje ciśnienie, które napędza tłoki lub turbinę. Mechanizmy te przekazują energię mechaniczną na koła lub inne układy napędowe. Efekt? Pojazd porusza się bez emisji spalin – jedynym „produktem ubocznym” jest azot, który wraca do atmosfery.

Produkcja ciekłego azotu

Proces produkcji ciekłego azotu jest skomplikowany i energochłonny. Rozpoczyna się od pobrania powietrza atmosferycznego, które składa się w około 78 proc. z azotu. Następnie powietrze jest oczyszczane z kurzu, wilgoci i innych zanieczyszczeń. Kolejnym etapem jest jego sprężenie za pomocą potężnych sprężarek, co powoduje wzrost temperatury. Sprężone powietrze przechodzi przez wymienniki ciepła, gdzie jest schładzane do bardzo niskich temperatur.

Dzięki efektowi Joule’a-Thomsona, polegającemu na ochładzaniu gazu podczas rozprężania, schłodzone powietrze trafia do kolumny destylacyjnej, gdzie jest stopniowo skraplane. W tej fazie gazowe składniki powietrza rozdzielają się, umożliwiając wyodrębnienie azotu, który następnie jest przechowywany w kriogenicznych zbiornikach.

Azot kontra wodór – zalety i wady

Silniki azotowe mają pewne przewagi nad wodorowymi odpowiednikami. Przede wszystkim są bezpieczniejsze – wodór przenika przez większość znanych materiałów, co wymusza stosowanie ciężkich zbiorników, utrudniających ich użycie w lotnictwie czy motoryzacji. Z kolei lekkie materiały kompozytowe, choć bardziej praktyczne, są drogie w produkcji.

Azot ma jednak swoje ograniczenia. Jego niska gęstość energetyczna wymaga przechowywania i transportu większych ilości gazu, aby uzyskać tę samą ilość energii, co w przypadku wodoru. Ponadto, procesy związane z przekształcaniem azotu w energię mechaniczną generują znaczne straty, co obniża ogólną wydajność.

Mimo swoich wad azot może znaleźć zastosowanie w wyspecjalizowanych dziedzinach, takich jak transport przemysłowy czy magazynowanie energii w zamkniętych systemach. Chociaż nie jest konkurencyjnym rozwiązaniem w porównaniu z wodorem czy bateriami, jego rola w przyszłości może ulec zmianie. Może nie zrewolucjonizuje świata, ale na pewno warto mieć go na radarze.

Polecamy: Świat na baterie. E-rewolucja niebawem sięgnie przestworzy