Badania eksperymentalne samozapłonu wodoru podczas jego uwolnienia do powietrza

Ze względu na swoje unikalne właściwości, wodór jest postrzegany jako paliwo przyszłości. Szeroki zakres palności, (4 ÷ 75)% obj., wysoka wartość opałowa (120 MJ kg-1) i niska energia zapłonu (0,02 mJ) to właściwości, które wskazują na jego szerokie zastosowanie w energetyce i motoryzacji. Niestety właściwości wodoru nastręczają również problemy natury bezpieczeństwa. Zaobserwowano, że wodór jest w stanie zapalić się podczas jego nagłego uwolnienia bez wyraźnej obecności zewn. źródła zapłonu i w temperaturach poniżej temperatury samozapłonu. Po raz pierwszy zjawisko to zaobserwowano w latach 20-tych XX wieku, natomiast w latach 70-tych XX w. opisano proces „dyfuzyjnego zapłonu” wodoru podczas jego uwolnienia do utleniającej atmosfery. Niniejsza praca poświęcona jest badaniom eksperymentalnym nad samozapłonem wodoru podczas jego wysokociśnieniowego, P = (2 ÷ 17) MPa, uwolnienia do powietrza. Podczas badań wykorzystano szybki układ akwizycji danych (częstotliwość próbkowania 200 kHz), czujniki ciśnienia, fotodiody oraz czujniki płomieni – sondy jonizacyjne. Wodór uwalniany był przez kanały o różnych średnicach d = (6, 10 i 14) mm i długościach L = (10, 25, 40, 50, 75, 100) mm. Wyniki badań wykazały, że zwiększając dwukrotnie długość kanału (z 50 mm do 100 mm) możliwe jest nawet 2-krotne zmniejszenie ciśnienia początkowego wodoru (odpowiednio z 8 MPa do 3,2 MPa) wymaganego do wystąpienia zapłonu. Ponadto wykazano, że w zakresie przebadanych ciśnień początkowych, poniżej pewnych długości kanału (L ≤ 25 mm) nie jest możliwe wystąpienie zapłonu.