卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的研究人员在氢能领域取得了重大里程碑，成功操作了一种新的无压缩机燃气涡轮，创下303秒的记录。这种燃烧器采用了一种先进的增压燃烧形式，超过了美国宇航局之前250秒的记录。这一成果也标志着使用氢气进行更清洁能源生产的进展。与天然气不同，氢气可以使用可再生能源生产。今年早些时候，KIT团队还首次成功利用不依赖机械压缩机的氢气燃气涡轮发电。氢气涡轮运行超过五分钟。早期实验只能维持几分之一秒，因为更长时间的操作会导致燃烧室熔化。新的测试将操作时间延长至五分钟以上。“这是朝着用于无化石能源系统的高效灵活的氢能迈出的重要一步，”热能技术与安全研究所（ITES）主任丹尼尔·巴努提教授解释说。设计的一大好处是，在燃烧开始前不需要能量来压缩空气。“传统燃气涡轮，如发电厂或飞机机翼下的涡轮，大约消耗其50％的功率用于将空气压缩到高压，以便进行有效燃烧——这些功率随后无法用于发电，”巴努提解释说。引爆波取代压缩机。新涡轮围绕增压燃烧构建。传统燃气涡轮使用机械压缩机来提高空气压力，这一过程大约消耗涡轮输出功率的一半。KIT系统则在燃烧室内部创造所需的压力。引爆波通过流体机械不稳定性形成，涉及流动气体中的波和涡旋模式。这使得涡轮可以在没有机械压缩机的情况下运行。去掉压缩机可能减少能量损失，降低活动部件数量，提高整体效率。为什么氢气如此有效。该技术可以使用氢气以外的燃料，但氢气特别适合，因为其反应速度非常快，并且可以稳定地增加压力。研究人员表示，这种方法最终可能支持更轻、更便宜和高效的涡轮。潜在应用包括发电和长期的航空。无需机械压缩即可发电。将燃烧室连接到涡轮并将其强烈的燃烧转化为电能带来了额外的工程挑战。燃烧室内快速而强烈的反应使得将能量稳定地转移到涡轮变得困难。“这非常困难，因为燃烧室内非常快速和强烈的燃烧过程使得稳定的能量转移到涡轮具有挑战性。我们是第一个成功操作这种涡轮并在过程中发电的团队，”巴努提说道。