水素-微細藻類RCCI燃焼の熱力学・環境評価：エクセルギー、性能、排出の統合解析

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a unified exergy-performance-emission dataset for hydrogen-microalgae RCCI, useful for combustion modeling and optimization studies.

🏢実務担当者:Offers insights into the trade-offs of hydrogen premixing in diesel engines, relevant for engine manufacturers and biofuel producers.

🏛政策担当者:Highlights the need to balance emission reduction targets with thermodynamic efficiency in promoting hydrogen and biofuel technologies.

反応性制御圧縮着火（RCCI）が炭素強度を低減する可能性を有する一方で、水素-微細藻類システムの統合熱力学評価には、特に負荷依存性の不可逆性に関して、依然として大きなギャップが存在する。本研究は、水素予混合比（PR）を最大55%とし、25〜100%負荷にわたってB20藻類メチルエステル（HRF）と水素（LRF）の枠組みを評価する。研究の新規性は、この特定の燃料組み合わせに対する統一的なエクセルギー-燃焼-性能-排出分析を提供し、エクセルギー枯渇係数（EDF）を通じて排出削減の「熱力学的代償」を定量化することにある。方法論は、23°CA bTDCパイロット噴射とポート噴射水素を用いた単気筒ディーゼルエンジンでの実験を一定の1500 rpmで実施したものである。熱力学評価は、標準的な周囲環境の死状態に対して実施され、エクセルギー破壊とエントロピー生成を計算した。結果は、負荷依存性のパラダイムシフトを明らかにする：低負荷では、水素の自己着火抵抗によりピーク圧力が3°CA遅延したのに対し、100%負荷では、その高速火炎伝播速度により燃焼が3°CA前進した。環境面では、PR50はNOおよびHC排出をそれぞれ約75%および80%削減した。しかし、重大な熱力学的トレードオフが観察された。中程度のPRでブレーキ熱効率（BTE）が11.5%向上した一方で、全負荷では総エクセルギー効率が8.07%から4.87%へ低下した。この低下は、エントロピー生成の294.7%の急増と相まって、未燃焼排気成分における化学エクセルギー損失によって引き起こされる重大な不可逆性を浮き彫りにしている。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Despite the potential of Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) to mitigate carbon intensity, significant gaps remain in the integrated thermodynamic assessment of hydrogen-microalgae systems, particularly concerning load-dependent irreversibilities. This study evaluates a B20 algal methyl ester (HRF) and hydrogen (LRF) framework across 25–100% loads with hydrogen premixing ratios (PR) up to 55%. The research novelty lies in providing a unified exergy-combustion-performance-emission analysis for this specific fuel pairing, quantifying the "thermodynamic price" of emissions reduction through the Exergy Depletion Factor (EDF).The methodology involved experiments on a single-cylinder diesel engine at a constant 1500 rpm using a 23° CA bTDC pilot injection and port-injected hydrogen. Thermodynamic assessments were performed against a standard ambient dead state to calculate exergy destruction and entropy generation. Results reveal a load-dependent paradigm shift: at low loads, hydrogen’s auto-ignition resistance retarded peak pressure by 3° CA, whereas at 100% load, its rapid flame velocity advanced combustion by 3° CA. Environmentally, PR50 reduced NO and HC emissions by approximately 75% and 80%, respectively. However, a critical thermodynamic trade-off was observed; while Brake Thermal Efficiency (BTE) improved by 11.5% at moderate PRs, the overall exergy efficiency decreased from 8.07% to 4.87% at full load. This decline, coupled with a 294.7% spike in entropy generation, highlights significant irreversibilities caused by chemical exergy losses in unburned exhaust species.

• scidb https://doi.org/10.57760/sciencedb.45630first seen 2026-08-07 05:58:18 · last seen 2026-09-04 06:11:03