Ανώτερα νανοκαύσιμα με υπερηχητική διασπορά
- Υπερήχων διασπορά χρησιμοποιείται για την παραγωγή νανοκαυσίμων ή diesohol, ένα μείγμα καυσίμων αιθανόλης και ντίζελ, η οποία βελτιώνεται με την προσθήκη CNTs ή νανοσωματιδίων.
- Ισχύς υπερήχων παράγει εξαιρετικά λεπτή, νανο-καύσιμα γαλακτώματα και διασπορές.
- Υπερήχων διασκορπισμένα νανοσωματίδια στα καύσιμα βελτιώνουν την απόδοση των καυσίμων και τα χαρακτηριστικά εκπομπών.
- Υπερήχων inline διασκορπιστές είναι διαθέσιμα σε βιομηχανική κλίμακα για την παραγωγή νανο-καυσίμων.
Νανοκαύσιμα
Τα νανοκαύσιμα αποτελούνται από μείγμα βασικού καυσίμου (π.χ. ντίζελ, βιοντίζελ, μείγματα καυσίμων) και νανοσωματιδίων. Αυτά τα νανοσωματίδια δρουν ως υβριδικοί νανοκαταλύτες, οι οποίοι προσφέρουν μεγάλη αντιδραστική επιφάνεια. Η υπερηχητική διασπορά του νανο-προσθέτου βελτιώνει σημαντικά την απόδοση των καυσίμων, όπως μειωμένη καθυστέρηση ανάφλεξης, μεγαλύτερη συντήρηση φλόγας και ανάφλεξη συσσωματώματος, καθώς και σημαντικές συνολικές μειώσεις στις εκπομπές.
Τα μείγματα καυσίμου-σωματιδίων νανομεγέθους υπερέχουν των καθαρών υγρών καυσίμων όσον αφορά την απόδοση καυσίμου με υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, ταχύτερη και ευκολότερη ανάφλεξη, ενισχυμένη καταλυτική επίδραση, μειωμένες εκπομπές, ταχύτερη εξάτμιση και ρυθμό καύσης και βελτιωμένη απόδοση καύσης.
Υπερήχων διασπορά νανοσωματιδίων σε καύσιμα
Για να αποφευχθεί η καθίζηση νανοσωματιδίων στη δεξαμενή καυσίμου, τα σωματίδια πρέπει να διασκορπιστούν σοφιστικά. Οι επεξεργαστές υπερήχων είναι ισχυροί και αξιόπιστοι διασκορπιστές, οι οποίοι είναι γνωστοί για την ικανότητά τους να αναμιγνύουν, να αποσυσσωματώνουν και ακόμη και να αλέθουν νανοσωματίδια έτσι ώστε να επιτυγχάνεται σταθερή διασπορά με το επιθυμητό μέγεθος σωματιδίων.
Hielscher’s ultrasonic dispersers are proven tools to disperse nanotubes and particles into fuels.
Ο παρακάτω κατάλογος παρέχει μια επισκόπηση των νανοϋλικών που έχουν ήδη δοκιμαστεί και είναι διασκορπισμένα σε καύσιμα:
- CNTs – Νανοσωλήνες άνθρακα
- Αγ – Ασήμι
- Αλ – αλουμίνιο
- Αλ2O3 – αλουμίνα
- AlCuOx – οξείδια χαλκού αλουμινίου
- b – βόριο
- Γα – ασβέστιο
- CaCO3 – ανθρακικό ασβέστιο
- φε – σίδηρος
- Cu – Χαλκός
- CuO – οξείδιο του χαλκού
- Ce – δημήτριο
- Διευθύνων σύμβουλος2 – οξείδιο του δημητρίου
- (Διευθύνων Σύμβουλος2)· (ZrO2) – οξείδιο του δημητρίου ζιρκονίου
- ΣΊΑ – κοβάλτιο
- Mg – μαγνήσιο
- Μν – μαγγάνιο
- TiO2 – διοξείδιο του τιτανίου
- ZnO – οξείδιο του ψευδαργύρου
Σύστημα ροής υπερήχων 7kW
Νανο-κλίμακα, υπερήχων μονο-διασκορπισμένο οξείδιο του δημητρίου προσφέρει υψηλή καταλυτική δραστηριότητα λόγω της υψηλής αναλογίας επιφάνειας προς όγκο που οδηγεί σε βελτιωμένη απόδοση καυσίμου και μειωμένες εκπομπές.
Υπερήχων νανογαλακτώματα
Υπερήχων γαλακτωματοποίηση τεχνολογία χρησιμοποιείται για την παραγωγή σταθερής αιθανόλης-σε-δεκάνιο, αιθανόλη-σε-ντίζελ, ή ντίζελ-βιοντίζελ-αιθανόλη? βιοαιθανόλη μείγματα. Τέτοια μείγματα είναι ένα ιδανικό βασικό καύσιμο, το οποίο μπορεί σε ένα δεύτερο βήμα να βελτιωθεί με τη διασπορά νανοσωματιδίων στο καύσιμο.
Υπερήχων νανογαλακτωματοποίηση χρησιμοποιείται επίσης με επιτυχία για την παραγωγή aqua-καυσίμων.
Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα σχετικά με υπερήχων παρασκευασμένα aqua-καύσιμα!
Υπερήχων παραγωγή καυσίμων γαλακτώματος
βιομηχανικά συστήματα υπερήχων
Η παραγωγή σταθερών γαλακτωμάτων και διασπορών απαιτεί υπερήχους ισχύος και υψηλά πλάτη. Hielscher Υπέρηχοι’ Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων μπορούν να παραδώσουν πολύ υψηλά πλάτη, τα οποία είναι σημαντικά για την παραγωγή γαλακτωμάτων και διασπορών νανο-μεγέθους. Ως εκ τούτου, οι βιομηχανικοί υπερήχων μας μπορούν εύκολα να τρέξουν σε πλάτη έως 200μm σε 24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα λειτουργία υπό συνθήκες βαρέως τύπου. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes.
Hielscher προσφέρει οικονομικά αποδοτική, εξαιρετικά ισχυρή υπερήχων επεξεργαστές με ένα μικρό αποτύπωμα για την εγκατάσταση σε εγκαταστάσεις με περιορισμένο χώρο και απαιτητικά περιβάλλοντα.
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL? λεπτό | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L? λεπτό | UIP4000 |
| μ.δ. | 10 έως 100L? λεπτό | UIP16000 |
| μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000 |
ΕισαγωγήMPC48 – Hielscher’s solution for superior nano-emulsions
Βιβλιογραφία? Αναφορές
- 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.
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Νανοκαύσιμα
Τα νανοκαύσιμα αναφέρονται σε ένα μείγμα καυσίμου και νανοσωματιδίων. Με τη διασπορά νανο-ενεργητικών σωματιδίων στο καύσιμο, οι φυσικοχημικές ιδιότητες του καυσίμου αλλάζουν από τη λειτουργικότητά τους, τη δομή διασποράς τους και την πολύπλοκη αλληλεπίδραση της μεταφοράς θερμότητας, της ροής ρευστού και των αλληλεπιδράσεων σωματιδίων. Λόγω της ετερογενούς σύνθεσης, τα χαρακτηριστικά των νανοκαυσίμων καθορίζονται από τον τύπο του βασικού καυσίμου, καθώς και από τη σύνθεση, το μέγεθος, το σχήμα, τη συγκέντρωση και τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των νανοσωματιδίων. Τα χαρακτηριστικά των νανοκαυσίμων μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από τα χαρακτηριστικά του βασικού καυσίμου.
ντίζελ
Το ντίζελ είναι υγρό καύσιμο που καίγεται σε κινητήρες ντίζελ. Στους κινητήρες ντίζελ, το καύσιμο αναφλέγεται χωρίς σπινθήρα, αλλά συμπιέζοντας το μείγμα αέρα εισόδου και στη συνέχεια εγχέοντας το καύσιμο ντίζελ.
Το συμβατικό καύσιμο ντίζελ είναι ένα ειδικό κλασματικό απόσταγμα πετρελαίου μαζούτ. Με μια ευρύτερη έννοια, ο όρος ντίζελ αναφέρεται σε καύσιμα που δεν προέρχονται από πετρέλαιο, π.χ. βιοντίζελ, ντίζελ από βιομάζα σε υγρό (BTL), αέριο σε υγρό (GTL) ή ντίζελ από άνθρακα σε υγρό (CTL). Τα BTL, GTL και CTL είναι τα λεγόμενα συνθετικά καύσιμα ντίζελ, τα οποία μπορούν να προέρχονται από οποιοδήποτε ανθρακούχο υλικό (π.χ. βιομάζα, βιοαέριο, φυσικό αέριο, άνθρακα κ.λπ.). Μετά την αεριοποίηση της πρώτης ύλης σε αέριο σύνθεσης ακολουθούμενη από καθαρισμό, μετατρέπεται μέσω αντίδρασης Fischer-Tropsch σε συνθετικό ντίζελ. Το ντίζελ εξαιρετικά χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο (ULSD) είναι ένα πρότυπο για καύσιμο ντίζελ που περιέχει σημαντικά μειωμένη περιεκτικότητα σε θείο.
Βιοντίζελ
Το βιοντίζελ είναι ένα ανανεώσιμο καύσιμο που παράγεται από φυτικά έλαια, ζωικά λίπη ή ανακυκλωμένα γράσα. Το βιοντίζελ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργία σε οχήματα ντίζελ και γεννήτριες. Οι φυσικές του ιδιότητες είναι παρόμοιες με αυτές του πετρελαίου ντίζελ, αν και καίει καθαρότερο. Το βιοντίζελ μειώνει τις εκπομπές άκαυστων υδρογονανθράκων (UHC), διοξειδίου του άνθρακα (CO2), μονοξειδίου του άνθρακα (CO), οξειδίων του θείου και σωματιδίων αιθάλης – σε σύγκριση με τις εκπομπές που παράγονται από την καύση συμβατικού ντίζελ. Οι εκπομπές οξειδίων του αζώτου (NOx) μπορεί να είναι υψηλότερες για το βιοντίζελ (σε σύγκριση με το ντίζελ). Ωστόσο, αυτό μπορεί να μειωθεί βελτιστοποιώντας το χρονισμό του ψεκασμού καυσίμου.
Η παραγωγή βιοντίζελ βελτιώνεται σημαντικά με υπερήχων μετεστεροποίηση. Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την παραγωγή βιοντίζελ υπερήχων!
αιθανόλη
Το καύσιμο αιθανόλης είναι αιθυλική αλκοόλη (C2H5OH) που χρησιμοποιείται ως καύσιμο. Τα καύσιμα αιθανόλης χρησιμοποιούνται κυρίως ως καύσιμα κινητήρων – κυρίως ως πρόσθετο βιοκαυσίμου στη βενζίνη. Σήμερα, τα αυτοκίνητα μπορούν να λειτουργήσουν χρησιμοποιώντας 100% καύσιμο αιθανόλης ή χρησιμοποιώντας τα λεγόμενα flex-fuels, τα οποία είναι ένα μείγμα αιθανόλης και βενζίνης. Παράγεται συνήθως με μια διαδικασία ζύμωσης βιομάζας π.χ. καλαμποκιού ή ζαχαροκάλαμου. Δεδομένου ότι το καύσιμο αιθανόλης προέρχεται από ανανεώσιμη, βιώσιμη βιομάζα, συχνά ονομάζεται βιοαιθανόλη. Ισχύς υπερήχων μπορεί να βελτιώσει την παραγωγή της βιοαιθανόλης ουσιαστικά. Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την παραγωγή βιοαιθανόλης υπερήχων!
Η αιθανόλη είναι το οξυγονούχο άλας στο E-ντίζελ. Το κύριο μειονέκτημα του E-diesel είναι η μη αναμειξιμότητα της αιθανόλης στο ντίζελ σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Ωστόσο, το βιοντίζελ μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία ως αμφίφιλο επιφανειοδραστικό για τη σταθεροποίηση της αιθανόλης και του ντίζελ. Αιθανόλη-βιοντίζελ-ντίζελ (EB-ντίζελ) καύσιμο μπορεί να αναμιχθεί υπερήχων σε ένα μικρο- ή νανο-γαλάκτωμα έτσι ώστε το EB-ντίζελ να είναι σταθερό – ακόμη και σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν και προσφέρει ανώτερες ιδιότητες καυσίμου από το κανονικό καύσιμο ντίζελ.