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汽车改装天然气车辆燃料储存是使用天然气汽车的主要工程挑战之一
- 2020-12-17-

  天然气汽车燃料储存是天然气汽车面临的一个挑战,因为汽车不能将天然气保持在环境压力和温度下。这种储存一直是使用天然气汽车的主要工程挑战之一,但有几种解决方案。天然气通常在1 atm和25°C下是一种气体。

  NGV燃料以三种不同方式中的任何一种来规避这个问题:压缩天然气(CNG)、液化天然气、天然气吸附剂。

  压缩天然气:汽车改装天然气压缩天然气(CNG)车辆使用压力在3000至3600 psi之间的天然气。[2]存储容器主要由厚壁钢或碳纤维/环氧树脂气瓶制成。有时,由于储罐的设计和放置,CNG车辆的载货空间减少。

  CNG车辆的两个重要改进是:

  压力调节装置将容器内的天然气从储存压力转换为注入压力

  天然气喷射器仪表跟踪注入发动机的CNG。

  CNG最适合于短距离旅行的车辆,这些车辆不需要太大的空间,如交通工具、汽车、面包车和皮卡。改装普通汽油车(我们指的是CNG吗?)成本增加6000至13000美元。这一成本通过提高燃油效率从节省的燃油中回收。

  CNG汽车具有非常高的辛烷值,这使得这些车辆运行更平稳。CNG不会像液化天然气那样经历蒸发蒸发,因为它停留在环境温度下。此外,汽油发动机使用的相同火花塞发动机适用于CNG和LNG燃料。

  液化天然气:汽车改装天然气液化天然气,车辆使用的天然气已冷却为低温液体(介于-160至-128°C之间),压力为50至150 。环形空间内具有隔热和真空的双壁容器,用于储存液化天然气以帮助保持温度。液化天然气储罐每单位体积可容纳2至3倍的天然气,同时将每公里成本降低近1.5倍。在天然气进入发动机之前,液化天然气通过再气化系统转化为天然气

  由于能源密度大,液化天然气更适合于长途运输,如垃圾车、公共汽车和火车。目前估计有15家北美卡车和公交客车制造商,他们可以提供价格约为35000美元的液化天然气卡车。

  随着时间的推移,由于外界温度的传递,储罐内的部分液化天然气会蒸发掉。长途汽车在较小程度上会受到蒸发效应的影响,而技术管理系统的存在可以减少这一问题,但这会导致系统的总重量增加。这种蒸发问题使得液化天然气不太适合普通乘用车。

  吸附天然气:吸附剂天然气(ANG)是一种与CNG类似的新技术,但ANG允许在低于CNG的压力下储存天然气,因为它在500至600的相对较低压力下使用多孔吸附材料。因为压力较低,与CNG相比,我们可以节省在ANG中泵送和储存天然气所需的成本。在六分之一的压缩天然气压力下,天然气可以储存一半到三分之二的天然气。

  吸附材料是碳衍生的,高度无序。最好的碳材料是PDVC碳(一种碳结构),因为它能吸附大量的天然气,同时由于孔隙狭窄而留下最小的空隙空间。

  最大的缺点是再吸附不彻底,吸附剂中15%-30%的天然气未使用。[10]吸附是放热的,这会降低加油过程中的吸附程度。类似地,解吸也有冷却作用,温度大幅度下降,很难将气体输送到发动机。


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