卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的研究人員在氫能發電領域取得重大突破，成功運行一款新型無壓縮機氣體渦輪機達到創紀錄的303秒。該燃燒器採用先進的增壓燃燒技術，超越了NASA先前250秒的紀錄。

這一成果同時標誌著氫能用於更清潔能源生產的進展。與天然氣不同，氫氣可利用可再生能源生產。今年早些時候，KIT團隊也首次成功用不依賴機械壓縮機的氫氣渦輪機發電。

氫氣渦輪機運行超過五分鐘

過去的實驗只能持續不到一秒，因為更長時間的運行會導致燃燒室熔化。此次測試將運行時間延長至超過五分鐘。

「這是邁向高效且靈活氫能、實現無化石能源系統的重要一步，」熱能技術與安全研究所（ITES）所長Daniel Banuti教授解釋。

該設計的一大優點是燃燒前不需消耗能量壓縮空氣。

「傳統氣體渦輪機，如發電廠或飛機翼下使用的渦輪機，大約消耗一半的功率來壓縮空氣至高壓，這部分能量無法用於發電，」Banuti說。

爆震波取代壓縮機

新型渦輪機基於增壓燃燒技術。傳統氣體渦輪機使用機械壓縮機提升空氣壓力，這一過程約消耗渦輪機一半的功率輸出。

KIT系統則在燃燒室內產生所需壓力。通過流體力學不穩定性形成爆震波，涉及氣體中的波動與渦流模式，使渦輪機無需機械壓縮機即可運作。

移除壓縮機可降低能量損失、減少運動部件數量，並提升整體效率。

該技術可使用除氫氣外的其他燃料，但氫氣特別適合，因其反應迅速且能穩定產生壓力提升。

研究人員表示，這種方法未來有望支持更輕、更便宜且高效的渦輪機，應用範圍包括發電及長遠的航空領域。

無機械壓縮的發電技術

將燃燒室連接至渦輪機並將強烈燃燒能量轉換為電力，是另一項工程挑戰。燃燒室內快速且強烈的反應使能量穩定傳遞至渦輪機變得困難。

「這非常困難，因為燃燒過程極快且強烈，穩定地將能量傳遞給渦輪機是一大挑戰。我們是首個成功運行此類渦輪機並同時發電的團隊，」Banuti說。