Vrhunska nano-goriva ultrazvučnom disperzijom
- Ultrazvučna disperzija se koristi za proizvodnju nanogoriva ili diesohola, mješavine goriva etanola i dizela, koja je poboljšana dodatkom CNT-a ili nanočestica.
- Power ultrasonics proizvodi super-fine emulzije i disperzije nano-goriva.
- Ultrazvučno dispergovane nanočestice u gorivima poboljšavaju performanse goriva i karakteristike emisije.
- Ultrazvučni inline disperzatori dostupni su u industrijskim razmjerima za proizvodnju nano-goriva.
Nano-goriva
Nanogoriva se sastoje od mješavine osnovnog goriva (npr. dizel, biodizel, mješavine goriva) i nano-čestica. Te nanočestice djeluju kao hibridni nanokatalizatori, koji nude veliku reaktivnu površinu. Ultrazvučna disperzija nano-aditiva dovodi do značajnog poboljšanja performansi goriva kao što je smanjeno kašnjenje paljenja, duže održavanje plamena i paljenje aglomerata, kao i značajna ukupna smanjenja emisije.
Mješavine čestica goriva nano veličine odlikuju se čistim tekućim gorivom u pogledu performansi goriva zbog veće gustine energije, bržeg i lakšeg paljenja, poboljšanog katalitičkog efekta, smanjene emisije, bržeg isparavanja i sagorijevanja i poboljšane efikasnosti sagorijevanja.
Ultrazvučna disperzija nanočestica u gorivu
Da bi se izbjeglo taloženje nanočestica u rezervoaru za gorivo, čestice se moraju sofistički raspršiti. Ultrazvučni procesori su moćni i pouzdani disperzatori, koji su dobro poznati po svojoj sposobnosti miješanja, deaglomeracije, pa čak i mljevenja nanočestica tako da se dobije stabilna disperzija željene veličine čestica.
Hielscherovi ultrazvučni disperzatori su dokazani alati za raspršivanje nanocijevi i čestica u goriva.
Lista u nastavku daje vam pregled već testiranih nanomaterijala raspršenih u gorivima:
- CNTs – ugljične nanocijevi
- Ag – srebro
- Al – aluminijum
- Al2O3 – aluminijum oksid
- AlCuOx – aluminijum bakreni oksidi
- B – bor
- Ca – kalcijum
- CaCO3 – kalcijum karbonat
- Fe – gvožđe
- Cu – bakar
- CuO – bakar oksid
- Ce – cerijum
- CeO2 – cerij oksid
- (izvršni direktor2)·(ZrO2) – cerij cirkonijum oksid
- CO – kobalt
- Mg – magnezijum
- Mn – mangan
- TiO2 – titanijum dioksid
- ZnO – cink oksid
7kW ultrazvučni sistem protoka
Nano skalirani, ultrazvučno mono-dispergirani cerij oksid nudi visoku katalitičku aktivnost zbog svog visokog omjera površine i zapremine što dovodi do poboljšane efikasnosti goriva i smanjene emisije.
Ultrazvučne nanoemulzije
Ultrazvučna tehnologija emulgiranja koristi se za proizvodnju stabilnih mješavina etanol-u-dekanu, etanol-u-dizelu ili dizel-biodizel-etanol/bioetanol. Takve mješavine su idealno osnovno gorivo, koje se u drugom koraku može poboljšati dispergiranjem nanočestica u gorivo.
Ultrazvučna nanoemulzifikacija se također uspješno koristi za proizvodnju vodenih goriva.
Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučno pripremljenim aqua-gorivima!
Ultrazvučna proizvodnja emulzionih goriva
Industrijski ultrazvučni sistemi
Stvaranje stabilnih emulzija i disperzija zahtijeva ultrazvuk snage i velike amplitude. Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori mogu dati vrlo velike amplitude, što je važno za proizvodnju emulzija i disperzija nano veličine. Stoga se naši industrijski ultrasonikatori mogu lako koristiti amplitude do 200µm u radu 24/7 u teškim uslovima. Za još veće amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode.
Hielscher nudi isplative, vrlo robusne ultrazvučne procesore s malim otiskom za instalaciju u postrojenjima s ograničenim prostorom i zahtjevnim okruženjima.
Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata:
| Batch Volume | Flow Rate | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000 |
| N / A | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| N / A | veći | klaster of UIP16000 |
InsertMPC48 – Hielscherovo rješenje za vrhunske nano-emulzije
Literatura / Reference
- 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.
Činjenice koje vrijedi znati
Nano-goriva
Nano-goriva se odnose na mješavinu goriva i nano-čestica. Raspršivanjem nanoenergetskih čestica u gorivo, fizičko-hemijska svojstva goriva se mijenjaju njihovom funkcijom, njihovom disperzivnom strukturom i složenom interakcijom prijenosa topline, protoka fluida i interakcija čestica. Zbog heterogenog sastava, karakteristike nanogoriva su određene vrstom osnovnog goriva, kao i sastavom, veličinom, oblikom, koncentracijom i fizičkim i hemijskim svojstvima nanočestica. Karakteristike nanogoriva mogu se značajno razlikovati od karakteristika osnovnog goriva.
Diesel
Dizel je tečno gorivo koje se sagorijeva u dizel motorima. U dizel motorima, gorivo se pali bez ikakve iskre, već kompresijom ulazne mješavine zraka i zatim ubrizgavanjem dizel goriva.
Konvencionalno dizel gorivo je specifični frakcijski destilat naftnog lož ulja. U širem smislu, pojam dizel se odnosi na goriva koja nisu dobijena iz nafte, npr. biodizel, biomasa-tečnost (BTL), gas-to-tečnost (GTL) ili ugalj-tečnost (CTL) dizel. BTL, GTL i CTL su takozvana sintetička dizel goriva, koja se mogu dobiti iz bilo kojeg ugljičnog materijala (npr. biomasa, biogas, prirodni plin, ugalj, itd.). Nakon gasifikacije sirovine u sintezni plin, nakon čega slijedi prečišćavanje, on se putem Fischer–Tropsch reakcije pretvara u sintetički dizel. Dizel sa ultra-niskim sadržajem sumpora (ULSD) je standard za dizel gorivo koje sadrži značajno smanjen sadržaj sumpora.
Biodizel
Biodizel je obnovljivo gorivo koje se proizvodi od biljnih ulja, životinjskih masti ili recikliranih masti. Biodizel se može koristiti za rad u dizel vozilima i generatorima. Njegova fizička svojstva su slična onima kod naftnog dizela, iako čistije gori. Biodizel smanjuje emisije neizgorelih ugljikovodika (UHC), ugljičnog dioksida (CO2), ugljičnog monoksida (CO), sumpornih oksida i čestica čađi – u poređenju sa emisijama proizvedenim sagorevanjem konvencionalnog dizela. Emisija dušikovih oksida (NOx) može biti veća kod biodizela (u odnosu na dizel). Međutim, ovo se može smanjiti optimizacijom vremena ubrizgavanja goriva.
Proizvodnja biodizela je znatno poboljšana ultrazvučnom transesterifikacijom. Kliknite ovdje da saznate više o proizvodnji ultrazvučnog biodizela!
etanol
Etanolno gorivo je etil alkohol (C2H5OH) koristi se kao gorivo. Etanol goriva se uglavnom koriste kao motorna goriva – uglavnom kao aditiv za biogorivo u benzinu. Danas se automobili mogu pokretati koristeći 100% etanolno gorivo ili koristeći takozvana flex-goriva, koja su mješavina etanola i benzina. Obično se proizvodi procesom fermentacije biomase, npr. kukuruza ili šećerne trske. Budući da je etanol gorivo dobiveno iz obnovljive, održive biomase, često se naziva bioetanol. Snažni ultrazvuk može značajno poboljšati proizvodnju bioetanola. Kliknite ovdje da saznate više o ultrazvučnoj proizvodnji bioetanola!
Etanol je oksigenat u E-dizelu. Glavni nedostatak E-dizela je nemešljivost etanola u dizelu u širokom rasponu temperatura. Međutim, biodizel se može uspješno koristiti kao amfifilni surfaktant za stabilizaciju etanola i dizela. Etanol-biodizel-dizel (EB-dizel) gorivo može se ultrazvučno pomiješati u mikro- ili nano-emulziju tako da je EB-dizel stabilan – čak i na temperaturama ispod nule i nudi superiorna svojstva goriva od običnog dizel goriva.