9月16日消息,ChemRxiv 9月14日发布预印本(DOI: 10.26434/chemrxiv.15008792.v1),麻省理工学院(MIT)化工系 Sunkyu Shin、Yu-Chi Kao 等研究者构建了NH3/H2/CH4三元混合燃料的综观燃烧动力学机理(comprehensive kinetic mechanism),并系统研究其污染物化学。
氨(NH3)是重要的无碳燃料候选,但难以单独稳定燃烧,掺混氢气与甲烷是改善燃烧性的主流方案。然而燃料组分扩展后,特别是碳-氮(C-N)交叉路径的耦合化学变得极为复杂。既有机理通常靠人工合并氨与烃类子机理、对动力学参数做经验调校,对C-N交叉化学的处理缺乏系统性。
该工作用 Reaction Mechanism Generator(RMG)自动构机理,不做任何经验参数拟合:在已验证的NH3/H2模型与高质量烃类机理基础上,C-N化学有文献数据取文献、无数据则自动生成,关键反应的动力学参数由本研究自行计算。机理经层流燃烧速度、点火延迟时间、流动反应器与射流搅拌反应器测量数据验证,在宽条件范围内吻合良好。基于验证模型,研究系统考察了NOx、N2O、HCN与CO四种污染物在三元组成空间中的生成与消耗路径。最终机理文件已在GitHub开源。
氨燃料是航运、发电深度脱碳的关键技术方向之一,掺烧方案的现实可行性取决于燃烧稳定性与污染物(尤其是N2O这一强温室气体及HCN前体物)的控制。可开源复现、无需经验调校的机理,为燃烧器与燃气轮机设计提供了可信的模拟基础。
(来源:ChemRxiv)