Hidrojenin kendi kendine tutuşma sıcaklığı yüksek olmasına rağmen, hidrojen hava karışımının tutuşturulabilmesi için gerekli olan enerji miktarı düşüktür. Tutuşma aralığının geniş olması, hidrojenin daha geniş karışım aralığında düzgün yanmasını sağlamakta ve yanma sonunda daha az kirletici emisyon oluşumu meydana gelmektedir. Hidrojen motorları maksimum yanma sıcaklığını azaltacak biçimde fakir karışım ile çalıştırılabilir. Böylece daha az NOx oluşurken, HC ve CO emisyonları oluşmamaktadır. Alev hızının yüksek olması ise Otto motorlarında ideale yakın bir yanmanın oluşmasını sağlayarak ısıl verimi artırmaktadır. Geniş tutuşma aralığı sayesinde, gaz kelebeğine gerek kalınmadan, karışım silindire kısılmadan gönderilir ve böylece pompalama kayıpları azaltılmıştır.
Hidrojenin yüksek sıkıştırma oranlarında, fakir karışım ile yanabilmesi yakıt tüketimini azalttığı gibi, yanma sonucu oluşan maksimum sıcaklığı da azaltmaktadır. Yanma sonucu partikül madde oluşmadığından bujiler kirlenmemektedir. Alev parlaklığının düşük olması, diğer karbon esaslı yakıtlara göre radyasyon yolu ile ısı kaybını azaltacağından daha yüksek verim sağlamaktadır. Benzin motoruna hidrojen takviyesi ile yanmamış hidrokarbon emisyonları azaltılarak ısıl verim iyileştirilmektedir.
Hidrojenin hava ile yanması sonucunda, yakıtta karbon bulunmaması nedeni ile yanma ürünleri arasında CO, CO2 ve HC’ler mevcut olmayacak, sadece motorun yağlama yağının yanması nedeni ile çok az miktarda oluşan HC’ler egzoz gazları arasında bulunmuş olacaktır. Diğer yandan bu motorlarda, yüksek yanma sıcaklıkları nedeni ile havanın kimyasal reaksiyonu sonucu azot oksitler bol miktarda üretilmektedir.
Hidrojen yakıtlı motorlarda egzoz gazları içerisinde hava kirliliğini etkileyecek tek ürün olarak bulunan NOX’lerin miktarı, yanma odası sıcaklıklarının azaltılması, oksijen konsantrasyonunun azaltılması veya yanma süresinin kısaltılması sonucu düşürülebilmektedir.
Inert egzoz gazlarının resirkilasyonu sonucu, özellikle fakir karışımlarda oksijen konsantrasyonu düşürüldüğü için etkin bir şekilde NOx azalmaktadır. Ancak bu durumda motorun gücü de bir miktar azalmış olacaktır. Motorun emme manifolduna su püskürtülmesi sonucunda karışım sıcaklığı düşmekte, yanma hızı azalmakta ve sonuç olarak NOX emisyonu da azalmaktadır.
Ateşleme zamanının geciktirilmesi motorun termik verimini bir miktar azaltmasına rağmen, maksimum sıcaklıkları düşürmekte ve dolayısı ile de NOX emisyonunu azaltmaktadır. Hidrojenin direkt olarak yanma odasına püskürtülmesi de NOX emisyonunu azaltıcı yönde etki etmektedir. Bu durumda püskürtme zamanının etkileri de önem kazanmaktadır.
Kaynak: İhsan Batmaz’ın Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dergisinde (Cilt 22, No 1, 137-147, 2007) yayımlanan “Buji Ateşlemeli Motorlarda Yakıta Hidrojen İlavesinin Motor Performansına ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin Deneysel Analizi” isimli makalesinden derlenmiştir.