Hydrogen blending with methane is increasingly studied as a pathway toward cleaner and more efficient combustion systems. Owing to its carbon-free nature and superior combustion properties, hydrogen addition helps overcome the limitations of pure methane flames, such as low reactivity and narrow flammability limits, while also contributing to the reduction of CO2 emissions. Understanding the influence of hydrogen fraction and temperature on laminar burning velocity is therefore critical for the design of advanced gas turbines and engines.

The combustion behavior of methane–hydrogen mixtures is governed by several key parameters. Hydrogen addition accelerates flame propagation by increasing flame speed, enhancing chain-branching reactions, and promoting faster radical production. Its high diffusivity contributes to improved flame stability and reduced ignition delay times, while the higher adiabatic flame temperatures intensify heat release. At the same time, these properties also raise the risk of NOx formation under stoichiometric and high-temperature conditions, which makes optimization essential. In this research, a detailed investigation of methane–hydrogen blended fuelswas carried out across varying hydrogen fractions, unburnt gas temperatures, and equivalence ratios. Both experimental and numerical approaches were used to examine critical combustion parameters such as laminar burning velocity, ignition delay, and pollutant formation. The results show that hydrogen consistently enhances flame reactivity and shortens ignition times, particularly in lean mixtures, owing to its high diffusivity and chemical activity. However, this improvement comes with the drawback of increased NOx emissions due to elevated flame temperatures.

Overall, the findings confirm that hydrogen enrichment and equivalence ratio are decisive factors in shaping flame characteristics, pollutant formation, and ignition behavior. While simulations capture the main experimental trends, discrepancies remain in NOx predictions, reflecting the limitations of current reaction mechanisms, especially in nitrogen chemistry and third-body interactions

Vätgasblandning med metan studeras i allt högre grad som en väg mot renare och mer effektiva förbränningssystem. Tack vare sin kolfrihet och sina överlägsna förbränningsegenskaper bidrar vätgas till att övervinna begränsningarna hos rena metanlågors låga reaktivitet och smala antändningsgränser, samtidigt som den minskar utsläppen av CO2. Att förstå hur vätgashalt och temperatur påverkar den laminära flamhastigheten är därför avgörande för utformningen av avancerade gasturbiner och motorer.

Förbränningsbeteendet hos metan–vätgasblandningar styrs av flera nyckelparametrar. Tillsats av vätgas påskyndar flamspridningen genom att öka flamhastigheten, förstärka kedjeförgreningsreaktioner och främja snabbare radikalbildning. Dess höga diffusivitet bidrar till förbättrad flamstabilitet och kortare antändningsfördröjning, medan de högre adiabatiska flamtemperaturerna intensifierar värmeutvecklingen. Samtidigt ökar dessa egenskaper risken för NOxbildning under stökiometriska och högtemperaturförhållanden, vilket gör optimering nödvändig. I denna studie genomfördes en detaljerad undersökning av metan–vätgasblandade bränslen med varierande vätgashalter, obränt gastemperatur och ekvivalensförhållanden. Både experimentella och numeriska metoder användes för att analysera viktiga förbränningsparametrar såsom laminär flamhastighet, antändningsfördröjning och bildning av föroreningar. Resultaten visar att vätgas konsekvent ökar lågans reaktivitet och förkortar antändningstiden, särskilti magra blandningar, tack vare dess höga diffusivitet och kemiska aktivitet. Denna förbättring har dock nackdelen att högre flamtemperaturer leder till ökade NOx-utsläpp.

Sammanfattningsvis bekräftar resultaten att vätgasberikning och ekvivalensförhållande är avgörande faktorer för lågans egenskaper, utsläppsbildning och antändningsbeteende. Även omsimuleringarna återger de huvudsakliga experimentella trenderna, kvarstår avvikelser i NOxprognoser, vilket återspeglar begränsningarna i nuvarande reaktionsmekanismer, särskilt inom kvävekemin och tredjepartinteraktioner.