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二甲醚作为柴油燃料替代品

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15 一月 2024

尽管二甲醚(DME)的普及程度不及其他柴油替代品,但它前景广阔。DME生产商和倡导者奥伯龙燃料公司(Oberon Fuels)解释了其中的原因。

在当今设备市场上可供选择的各种替代燃料和能源中,还有一类被称为“新兴燃料”。美国能源部能源效率与可再生能源办公室 (EERE) 在其网站上表示,这些燃料“可以提高能源安全,减少排放,改善车辆性能并刺激美国经济”。

二甲醚(DME)就是这样一种新兴燃料。虽然其化学性质与液化石油气(LPG,即丙烷)相似,但它有望替代柴油。二甲醚无毒,并且作为气雾剂推进剂在消费品中已有安全使用记录。

总部位于加利福尼亚州的奥伯龙燃料公司(Oberon Fuels)于2021年5月在其位于南加州帝国谷的马弗里克工厂开始生产可再生二甲醚(DME)燃料。联合创始人兼首席技术官埃利奥特·阿尼斯-希克斯(Elliot Anise-Hicks)表示,二甲醚具有许多特性,使其成为柴油燃料的绝佳替代品。

与柴油相比的优势

“它的十六烷值很高,所以性能非常好——而且不会产生任何颗粒物,”他说。“由于分子本身的结构——氧原子位于中间,两侧是碳氢基团——燃烧时不会产生颗粒物。这使得发动机制造商能够真正降低氮氧化物的排放,而且由于根本不会产生颗粒物,你甚至可以拆掉通常安装在发动机上的柴油颗粒捕集器。”

Oberon Fuels公司可以利用多种不同类型的可再生有机废弃物,包括生物质、农业、市政和纤维素来源的废弃物,来生产二甲醚(DME)。(图片:Oberon Fuels)

DME 的处理特性也带来了额外的好处,Anise-Hicks 表示,DME 的处理特性与 LPG “几乎完全相同”。

“二甲醚和丙烷的主要区别在于,二甲醚是一种优良的溶剂,”他说道。“因此,在储存和运输二甲醚时,我们可以使用与丙烷相同的设备,只需更换阀门上的密封件以确保其兼容性即可。这也是我们花费大量时间研究二甲醚在柴油应用领域应用的原因之一。二甲醚易于操作,因此可以通过现有的液化石油气基础设施进行分销,这使得它既经济又安全。”

燃油系统改造

阿尼斯-希克斯表示,二甲醚一旦引入柴油发动机,燃烧效果非常好,发动机性能与使用柴油时相同。但是,必须对发动机的燃油系统进行改造才能使用二甲醚。

“你的储罐是低压罐——你储存的二甲醚(DME)压力大约是100磅/平方英寸,很像丙烷,”他说道。“它不像压缩天然气(CNG)储罐那样是高压罐,但压力也比较低。从体积上看,二甲醚的能量大约只有柴油的一半多一点。所以,从体积上来说,你需要一个容量稍大的储罐。最重要的是,喷油器需要更大的喷油口,才能喷入相同量的燃料。”

阿尼斯-希克斯表示,即使对燃油输送系统进行了改进,与传统柴油发动机相比,超过90%的发动机部件仍然相同。他还补充说,虽然理论上可以通过改装为柴油发动机配备新的燃油输送系统,但这种方法存在一些问题。

“改装套件的挑战在于,开发套件并将其推向市场需要经过一整套认证流程,”他说道。“这可行吗?当然可行。但市场需求是否足以抵消前期测试和获得加州空气资源委员会(CARB)认证的成本?目前还不行。” Anise-Hicks补充说,随着二甲醚(DME)燃料产量的增加以及DME作为柴油替代燃料的接受度提高,这种情况可能会有所改变。

促进耐用医疗设备(DME)的采用

短期内,将支持 DME 的柴油发动机推向市场实际上是发动机制造商的责任,Anise-Hicks 表示,许多发动机制造商要么正在考虑 DME,要么正在积极开发 DME 项目。

“实际上,这离我们并不遥远,因为菲亚特动力总成(FPT Industrial)一直在开发DME发动机——这是其Cursor 11和13发动机的一个版本。” Power Progress在2021年报道称,FPT Industrial正在测试DME作为其发动机的替代燃料。

与此同时,奥伯龙燃料公司正致力于扩大二甲醚(DME)的生产。“随着我们DME产能的提升,我们希望能够鼓励市场其他领域也采用这种解决方案,”阿尼斯-希克斯说道。“因为根据我们的经验和对周边环境的观察,我们认为,尤其是在农业、采矿和重型建筑等领域——这些领域很难实现电气化——DME是一种非常出色的燃料,部分原因在于它不会产生颗粒物。在矿山运营中,由于空气质量控制非常严格,因此不能有大量排放物。”

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