وقود نانو متفوق عن طريق التشتت بالموجات فوق الصوتية
- يستخدم التشتت بالموجات فوق الصوتية لإنتاج الوقود النانوي أو ديزوهول ، وهو مزيج وقود من الإيثانول والديزل ، والذي يتم تحسينه بإضافة الأنابيب النانوية الكربونية أو الجسيمات النانوية.
- تنتج الموجات فوق الصوتية الطاقة مستحلبات ومشتتات فائقة الدقة ووقود نانو.
- تعمل الجسيمات النانوية المشتتة بالموجات فوق الصوتية في الوقود على تحسين أداء الوقود وخصائص الانبعاثات.
- تتوفر المشتتات المضمنة بالموجات فوق الصوتية على نطاق صناعي لإنتاج وقود النانو.
وقود النانو
يتكون الوقود النانوي من خليط من الوقود الأساسي (مثل الديزل والديزل الحيوي ومزيج الوقود) وجزيئات النانو. تعمل هذه الجسيمات النانوية كمحفزات نانوية هجينة ، والتي توفر مساحة سطح تفاعلية كبيرة. يؤدي التشتت بالموجات فوق الصوتية للمادة المضافة النانوية إلى تحسين أداء الوقود بشكل كبير مثل تقليل تأخير الاشتعال ، واستمرار اللهب الأطول واشتعال التكتل بالإضافة إلى تخفيضات إجمالية كبيرة في الانبعاثات.
تتفوق خلطات جزيئات الوقود بحجم النانو على الوقود السائل النقي فيما يتعلق بأداء الوقود من خلال كثافة طاقة أعلى ، واشتعال أسرع وأسهل ، وتأثير تحفيزي محسن ، وانبعاثات أقل ، ومعدل تبخر وحرق أسرع ، وتحسين كفاءة الاحتراق.
التشتت بالموجات فوق الصوتية للجسيمات النانوية في الوقود
لتجنب ترسب الجسيمات النانوية في خزان الوقود ، يجب تشتيت الجسيمات بشكل سفسطائي. المعالجات بالموجات فوق الصوتية هي مشتتات قوية وموثوقة ، وهي معروفة بقدرتها على خلط الجسيمات النانوية وإزالتها وحتى طحنها بحيث يتم الحصول على تشتت مستقر بحجم الجسيمات المطلوب.
مشتتات Hielscher بالموجات فوق الصوتية هي أدوات مثبتة لتفريق الأنابيب النانوية والجزيئات في الوقود.
تمنحك القائمة أدناه نظرة عامة على المواد النانوية التي تم اختبارها بالفعل والمنتشرة في الوقود:
- الأنابيب النانوية الكربونية – أنابيب الكربون النانوية
- Ag – فضة
- آل – الومينيوم
- آل2O3 – أكسيد الألومنيوم
- ألكوx – أكاسيد النحاس الألومنيوم
- b – بورون
- كاليفورنيا – كالسيوم
- كاكو3 – كربونات الكالسيوم
- ف – حديد
- مكعب – نحاس
- كوو – أكسيد النحاس
- م – سيريوم
- الرئيس التنفيذي2 – أكسيد السيريوم
- (سيو2)· (ZrO2) – أكسيد السيريوم الزركونيوم
- ثاني أكسيد الكربون – كوبلت
- ملغ – مغنيسيوم
- مليون – منغنيز
- تيو2 – ثاني أكسيد التيتانيوم
- زنو – أكسيد الزنك
يوفر أكسيد السيريوم أحادي التشتت بالموجات فوق الصوتية نشاطا تحفيزيا عاليا نظرا لارتفاع نسبة السطح إلى الحجم مما يؤدي إلى تحسين كفاءة استهلاك الوقود وتقليل الانبعاثات.
مستحلبات نانوية بالموجات فوق الصوتية
تستخدم تقنية الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية لإنتاج مزيج مستقر من الإيثانول في الديكان أو الإيثانول في الديزل أو الديزل الحيوي والإيثانول / الإيثانول الحيوي. هذه الخلائط هي وقود أساسي مثالي ، والذي يمكن تحسينه في الخطوة الثانية عن طريق تشتيت جزيئات النانو في الوقود.
كما يستخدم استحلاب النانو بالموجات فوق الصوتية بنجاح لإنتاج الوقود المائي.
انقر هنا لمعرفة المزيد عن الوقود المائي المعد بالموجات فوق الصوتية!
أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية
يتطلب توليد المستحلبات والتشتتات المستقرة الموجات فوق الصوتية للطاقة والسعات العالية. Hielscher الفوق صوتيات’ يمكن للمعالجات بالموجات فوق الصوتية الصناعية توفير سعات عالية جدا ، وهو أمر مهم لإنتاج مستحلبات ومشتتات بحجم النانو. لذلك ، يمكن تشغيل الموجات فوق الصوتية الصناعية لدينا بسهولة في سعة تصل إلى 200 ميكرومتر في عملية 24/7 في ظل ظروف الخدمة الشاقة. للحصول على سعات أعلى ، تتوفر سونوتروديس بالموجات فوق الصوتية المخصصة.
Hielscher تقدم فعالة من حيث التكلفة، معالجات الموجات فوق الصوتية قوية للغاية مع بصمة صغيرة للتركيب في النباتات ذات المساحة المحدودة والبيئات الصعبة.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
---|---|---|
10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000 |
ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |

إدراجMPC48 – حل Hielscher لمستحلبات النانو الفائقة
الأدب / المراجع
- Asako, Yutaka & Mohamed, S.; Muhammad, Nura & Aziz, Arif; Yusof, Siti Nurul Akmal; Che Sidik, Nor Azwadi (2021): A comprehensive review of the influences of nanoparticles as a fuel additive in an internal combustion engine (ICE). Nanotechnology Reviews 9,2021. 1326-1349.
- D’Silva, R.; Vinoothan, K.; Binu, K.G.; Thirumaleshwara, B.; Raju, K. (2016): Effect of Titanium Dioxide and Calcium Carbonate Nanoadditives on the Performance and Emission Characteristics of C.I. Engine. Journal of Mechanical Engineering and Automation 6(5A), 2016. 28-31.
- Ghanbari, M.; Najafi, G.; Ghobadian, B.; Mamat, R.; Noor, M.M.; Moosavian, A. (2015): Adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) to predict CI engine parameters fueled with nano-particles additive to diesel fuel. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 100, 2015.
- Heydari-Maleney, K.; Taghizadeh-Alisaraei, A.; Ghobadian, B.; Abbaszadeh-Mayvan, A. (2017): Analyzing and evaluation of carbon nanotubes additives to diesohol-B2 fuels on performance and emission of diesel engines. Fuel 196, 2017. 110–123.
- Raj, N.M.; Gajendiran, M.; Pitchandi, K.; Nallusamy, N. (2016): Investigation on aluminium oxide nano particles blended diesel fuel combustion, performance and emission characteristics of a diesel engine. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research 8(3), 2016. 246-257.
حقائق تستحق المعرفة
وقود النانو
يشير الوقود النانوي إلى خليط من الوقود والجسيمات النانوية. من خلال تشتيت الجسيمات النانوية النشطة في الوقود ، يتم تغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للوقود من خلال وظيفتها ، وهيكلها المشتت ، والتفاعل المعقد لنقل الحرارة ، وتدفق السوائل ، وتفاعلات الجسيمات. بسبب التركيب غير المتجانس ، يتم تحديد خصائص الوقود النانوي حسب نوع الوقود الأساسي بالإضافة إلى تكوين الجسيمات النانوية وحجمها وشكلها وتركيزها وخصائصها الفيزيائية والكيميائية. يمكن أن تختلف خصائص الوقود النانوي اختلافا كبيرا عن خصائص الوقود الأساسي.
الديزل
الديزل هو وقود سائل يتم حرقه في محركات الديزل. في محركات الديزل ، يتم إشعال الوقود دون أي شرارة ، ولكن عن طريق ضغط خليط الهواء الداخل ثم حقن وقود الديزل.
وقود الديزل التقليدي هو نواتج التقطير الجزئية المحددة لزيت الوقود البترولي. بمعنى أوسع ، يشير مصطلح الديزل إلى الوقود غير المشتق من البترول ، مثل وقود الديزل الحيوي أو الكتلة الحيوية إلى iquid (BTL) أو الغاز إلى السائل (GTL) أو الديزل من الفحم إلى السائل (CTL). BTL و GTL و CTL ، هي ما يسمى بوقود الديزل الاصطناعي ، والذي يمكن اشتقاقه من أي مادة كربونية (مثل الكتلة الحيوية والغاز الحيوي والغاز الطبيعي والفحم وما إلى ذلك). بعد تغويز المادة الخام إلى غاز تخليقي متبوعا بالتنقية ، يتم تحويلها عبر تفاعل فيشر-تروبش إلى ديزل صناعي. الديزل منخفض الكبريت للغاية (ULSD) هو معيار لوقود الديزل الذي يحتوي على محتوى كبريت منخفض بشكل كبير.
وقود الديزل الحيوي
وقود الديزل الحيوي هو وقود متجدد يتم إنتاجه من الزيوت النباتية أو الدهون الحيوانية أو الشحوم المعاد تدويرها. يمكن استخدام وقود الديزل الحيوي للتشغيل في مركبات الديزل والمولدات. خصائصه الفيزيائية تشبه تلك الموجودة في الديزل البترولي ، على الرغم من أنه يحترق أنظف. يقلل وقود الديزل الحيوي من انبعاثات الهيدروكربونات غير المحترقة (UHC) وثاني أكسيد الكربون (CO2) وأول أكسيد الكربون (CO) وأكاسيد الكبريت وجزيئات السخام – بالمقارنة مع الانبعاثات الناتجة عن حرق الديزل التقليدي. يمكن أن يكون انبعاث أكاسيد النيتروجين (NOx) أعلى بالنسبة للديزل الحيوي (مقارنة بالديزل). ومع ذلك ، يمكن تقليل ذلك عن طريق تحسين توقيت حقن الوقود.
يتم تحسين إنتاج وقود الديزل الحيوي بشكل كبير عن طريق الأسترة بالموجات فوق الصوتية. انقر هنا لمعرفة المزيد عن إنتاج وقود الديزل الحيوي بالموجات فوق الصوتية!
ايثانول
وقود الإيثانول هو الكحول الإيثيلي (C2H5OH) تستخدم كوقود. يستخدم وقود الإيثانول في الغالب كوقود للمحركات – أساسا كمادة مضافة للوقود الحيوي في البنزين. اليوم ، يمكن تشغيل السيارات باستخدام وقود الإيثانول بنسبة 100٪ أو باستخدام ما يسمى بالوقود المرن ، وهو مزيج من الإيثانول والبنزين. يتم إنتاجه عادة عن طريق عملية تخمير الكتلة الحيوية مثل الذرة أو قصب السكر. نظرا لأن وقود الإيثانول مشتق من الكتلة الحيوية المتجددة والمستدامة ، فغالبا ما يطلق عليه الإيثانول الحيوي. يمكن للموجات فوق الصوتية للطاقة تحسين إنتاج الإيثانول الحيوي بشكل كبير. انقر هنا لمعرفة المزيد عن إنتاج الإيثانول الحيوي بالموجات فوق الصوتية!
الإيثانول هو الأكسجين في الديزل الإلكتروني. العيب الرئيسي للديزل الإلكتروني هو عدم امتزاج الإيثانول في الديزل على نطاق واسع من درجات الحرارة. ومع ذلك ، يمكن استخدام وقود الديزل الحيوي بنجاح كخافض للتوتر السطحي للبرمائيات لتثبيت الإيثانول والديزل. يمكن مزج وقود الإيثانول - الديزل الحيوي - الديزل (EB-diesel) بالموجات فوق الصوتية إلى مستحلب دقيق أو نانوي بحيث يكون الديزل EB مستقرا – حتى في درجات حرارة أقل من الصفر ويوفر خصائص وقود فائقة لوقود الديزل العادي.