Špičková nanopaliva díky ultrazvukové disperzi
- Ultrazvuková disperze se používá k výrobě nanopaliv nebo diesoholu, palivové směsi etanolu a nafty, která je vylepšena přidáním CNT nebo nanočástic.
- Power ultrasonics produkuje superjemné nanopalivové emulze a disperze.
- Ultrazvukem dispergované nanočástice v palivech zlepšují výkon paliva a emisní charakteristiky.
- Ultrazvukové inline dispergátory jsou k dispozici v průmyslovém měřítku pro výrobu nanopaliv.
Nanopaliva
Nanopaliva spočívají ve směsi základního paliva (např. motorové nafty, bionafty, palivových směsí) a nanočástic. Tyto nanočástice působí jako hybridní nanokatalyzátory, které nabízejí velkou reaktivní povrchovou plochu. Ultrazvuková disperze nanoaditiva má za následek podstatné zlepšení výkonu paliva, jako je snížení zpoždění zapalování, delší výdrž plamene a vznícení aglomerátu, stejně jako významné celkové snížení emisí.
Směsi paliva a částic o nanovelikosti vynikají čistým kapalným palivem, pokud jde o výkon paliva, vyšší hustotou energie, rychlejším a snadnějším zapalováním, zvýšeným katalytickým účinkem, sníženými emisemi, rychlejším odpařováním a spalováním a zlepšenou účinností spalování.
Ultrazvuková disperze nanočástic v palivu
Aby se zabránilo usazování nanočástic v palivové nádrži, musí být částice rozptýleny sofistikovaně. Ultrazvukové procesory jsou výkonné a spolehlivé dispergátory, které jsou dobře známé svou schopností míchat, deaglomerovat a dokonce mlít nanočástice tak, aby se dosáhlo stabilní disperze s požadovanou velikostí částic.
Hielscherovy ultrazvukové dispergátory jsou osvědčenými nástroji pro dispergaci nanotrubic a částic do paliv.
Níže uvedený seznam vám poskytuje přehled o již testovaných nanomateriálech rozptýlených v palivech:
- Moderátory – Uhlíkové nanotrubice
- Ag – Stříbro
- Hliník – hliník
- Hliník2O3 – oxid hlinitý
- AlCuOx – oxidy hliníku a mědi
- b – bór
- Ca – vápník
- CaCO3 – uhličitan vápenatý
- Fe – železo
- Měď – Měď
- CuO – oxid měďnatý
- Ce – cer
- Výkonný ředitel2 – Oxid ceritý
- (Generální ředitel2)· (ZrO2) – oxid ceričitý a zirkoničitý
- Emise CO – kobalt
- Mg – hořčík
- Mn – mangan
- TiO2 – oxid titaničitý
- ZnO – Zinečnatého
7kW ultrazvukový průtokový systém
Nano-měřítko, ultrazvukem monodispergovaný oxid ceričitý nabízí vysokou katalytickou aktivitu díky vysokému poměru povrchu k objemu, což vede ke zlepšení palivové účinnosti a snížení emisí.
Ultrazvukové nanoemulze
Technologie ultrazvukové emulgace se používá k výrobě stabilních směsí etanolu v dekanu, etanolu v naftě nebo nafty, bionafty a etanolu/bioetanolu. Takové směsi jsou ideálním základním palivem, které lze ve druhém kroku vylepšit dispergací nanočástic do paliva.
Ultrazvuková nanoemulgace se také úspěšně používá k výrobě vodních paliv.
Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukem připravených vodních palivech!
Ultrazvuková výroba emulzních paliv
Průmyslové ultrazvukové systémy
Generování stabilních emulzí a disperzí vyžaduje výkonový ultrazvuk a vysoké amplitudy. Hielscher Ultrazvuk’ Průmyslové ultrazvukové procesory mohou dodávat velmi vysoké amplitudy, což je důležité pro výrobu nano emulzí a disperzí. Proto mohou být naše průmyslové ultrasonicators snadno spuštěny při Amplitudy až 200 μm v provozu 24/7 v náročných podmínkách. Pro ještě vyšší amplitudy jsou k dispozici přizpůsobené ultrazvukové sonotrody.
Hielscher nabízí nákladově efektivní, vysoce robustní ultrazvukové procesory s malým půdorysem pro instalaci v závodech s omezeným prostorem a náročným prostředím.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000 |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
VložitMPC48 – Hielscherovo řešení pro vynikající nanoemulze
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.
Fakta, která stojí za to vědět
Nanopaliva
Nanopaliva označují směs paliva a nanočástic. Dispergací nanoenergetických částic do paliva se mění fyzikálně-chemické vlastnosti paliva podle jejich funkce, disperzní struktury a složité souhry přenosu tepla, proudění tekutin a interakcí částic. Vzhledem k heterogennímu složení jsou vlastnosti nanopaliv určeny typem základního paliva, jakož i složením, velikostí, tvarem, koncentrací a fyzikálními a chemickými vlastnostmi nanočástic. Vlastnosti nanopaliva se mohou výrazně lišit od vlastností základního paliva.
motorová nafta
Nafta je kapalné palivo, které se spaluje v dieselových motorech. U vznětových motorů se palivo zapaluje bez jiskry, ale stlačováním směsi nasávaného vzduchu a následným vstřikováním motorové nafty.
Konvenční motorová nafta je specifický frakční destilát ropného topného oleje. V širším smyslu se pojem motorová nafta vztahuje na paliva, která nejsou odvozena z ropy, např. bionafta, motorová nafta z biomasy na kapalinu (BTL), plyn na kapalinu (GTL) nebo nafta z uhlí na kapalinu (CTL). BTL, GTL a CTL jsou tzv. syntetická motorová nafta, která lze získat z jakéhokoli uhlíkatého materiálu (např. biomasy, bioplynu, zemního plynu, uhlí atd.). Po zplyňování suroviny na syntézní plyn a následném čištění se přeměňuje Fischer-Tropschovou reakcí na syntetickou naftu. Motorová nafta s velmi nízkým obsahem síry (ULSD) je standard pro motorovou naftu, která obsahuje výrazně snížený obsah síry.
Bionafta
Bionafta je obnovitelné palivo, které se vyrábí z rostlinných olejů, živočišných tuků nebo recyklovaných tuků. Bionafta může být použita pro provoz v dieselových vozidlech a generátorech. Jeho fyzikální vlastnosti jsou podobné jako u ropné nafty, i když hoří čistěji. Bionafta snižuje emise nespálených uhlovodíků (UHC), oxidu uhličitého (CO2), oxidu uhelnatého (CO), oxidů síry a částic sazí – ve srovnání s emisemi produkovanými spalováním konvenční nafty. Emise oxidů dusíku (NOx) mohou být u bionafty vyšší (ve srovnání s naftou). To však lze snížit optimalizací načasování vstřikování paliva.
Výroba bionafty je výrazně zlepšena ultrazvukovou transesterifikací. Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukové výrobě bionafty!
ethanol
Etanolovým palivem je ethylalkohol (C2H5OH) používá se jako palivo. Etanolová paliva se většinou používají jako motorová paliva – hlavně jako přísada do biopaliv do benzínu. V dnešní době mohou být automobily provozovány na 100% etanolové palivo nebo na tzv. flex-fuels, což je směs etanolu a benzínu. Běžně se vyrábí fermentačním procesem biomasy, např. kukuřice nebo cukrové třtiny. Vzhledem k tomu, že etanolové palivo se získává z obnovitelné, udržitelné biomasy, často se mu říká bioetanol. Výkonový ultrazvuk může podstatně zlepšit výrobu bioetanolu. Klikněte zde a dozvíte se více o ultrazvukové výrobě bioetanolu!
Ethanol je okysličovadlo v E-dieselu. Hlavní nevýhodou E-dieselu je nemísitelnost etanolu v naftě v širokém rozsahu teplot. Bionaftu však lze úspěšně použít jako amfifilní povrchově aktivní látku ke stabilizaci etanolu a nafty. Palivo ethanol-bionafta-nafta (EB-nafta) může být přimícháno ultrazvukem do mikro- nebo nanoemulze, takže EB-nafta je stabilní – i při teplotách pod bodem mrazu a nabízí vynikající palivové vlastnosti než běžná motorová nafta.