Nanocombustibles superiores por dispersión ultrasónica

  • La dispersión ultrasónica se utiliza para producir nanocombustibles o diesohol, una mezcla de combustible de etanol y gasóleo, que se mejora mediante la adición de CNT o nanopartículas.
  • Los ultrasonidos potentes producen emulsiones y dispersiones superfinas y nanocombustibles.
  • Las nanopartículas dispersadas por ultrasonidos en los combustibles mejoran el rendimiento de éstos y sus características de emisión.
  • Los dispersores ultrasónicos en línea están disponibles a escala industrial para la producción de nanocombustibles.

Nano-combustibles

Los nanocombustibles consisten en una mezcla de un combustible base (por ejemplo, gasóleo, biodiésel, mezclas de combustibles) y nanopartículas. Estas nanopartículas actúan como nanocatalizadores híbridos, que ofrecen una gran superficie reactiva. La dispersión ultrasónica del nanoaditivo mejora sustancialmente el rendimiento del combustible, como la reducción del retardo de ignición, la mayor duración de la llama y la ignición aglomerada, así como importantes reducciones globales de las emisiones.
Las mezclas de partículas de combustible de tamaño nanométrico superan al combustible líquido puro en lo que respecta al rendimiento del combustible por una mayor densidad energética, un encendido más rápido y fácil, un efecto catalítico mejorado, una reducción de las emisiones, una evaporación y una velocidad de combustión más rápidas y una eficiencia de combustión mejorada.

Dispersión ultrasónica de nanopartículas en combustible

Para evitar la sedimentación de nanopartículas en el depósito de combustible, las partículas deben dispersarse de forma sofisticada. Los procesadores ultrasónicos son dispersores potentes y fiables, bien conocidos por su capacidad para mezclar, desaglomerar e incluso moler nanopartículas de modo que se obtenga una dispersión estable con el tamaño de partícula deseado.
Los dispersores ultrasónicos de Hielscher son herramientas de eficacia probada para dispersar nanotubos y partículas en combustibles.
La siguiente lista ofrece una visión general de los nanomateriales ya probados dispersos en combustibles:

  • CNTsnanotubos de carbono
  • Ag – Plata
  • Alaluminio
  • Al2O3óxido de aluminio
  • AlCuOxóxidos de aluminio y cobre
  • bboro
  • Cacalcio
  • CaCO3carbonato cálcico
  • Fehierro
  • CuCobre
  • CuOóxido de cobre
  • Cecerio
  • CeO2óxido de cerio
  • (CeO2)-(ZrO2)óxido de cerio y circonio
  • COcobalto
  • Mgmagnesio
  • Mnmanganeso
  • TiO2dióxido de titanio
  • ZnOóxido de zinc
Procesado en línea con procesadores ultrasónicos de 7 kW de potencia (¡Haga clic para ampliar!)

Sistema de flujo ultrasónico de 7 kW

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Dispersión ultrasónica de nanotubos de carbono: El ultrasonicador UP400S (400W) de Hielscher dispersa y desenreda los CNT rápida y eficazmente en nanotubos individuales.

Dispersión de nanotubos de carbono en agua con el UP400S

Vídeo en miniatura

Además, también se han probado con éxito nanoaditivos dopados, por ejemplo, óxido de cerio sobre MWNT.
El óxido de cerio monodispersado por ultrasonidos a escala nanométrica ofrece una elevada actividad catalítica gracias a su elevada relación superficie-volumen, lo que se traduce en una mejora de la eficiencia del combustible y una reducción de las emisiones.

Nanoemulsiones ultrasónicas

La tecnología de emulsificación ultrasónica se utiliza para producir mezclas estables de etanol en decano, etanol en diésel o diésel-biodiésel-etanol/bioetanol. Estas mezclas son un combustible base ideal, que puede mejorarse en un segundo paso dispersando nanopartículas en el combustible.
La nanoemulsificación ultrasónica también se utiliza con éxito para producir aqua-combustibles.
Haga clic aquí para saber más sobre los aqua-combustibles preparados por ultrasonidos.

Hielscher Ultrasonics suministra potentes homogeneizadores para la producción de combustibles en emulsión (¡Haga clic para ampliar!)

Producción ultrasónica de combustibles en emulsión

sistemas ultrasónicos industriales

La generación de emulsiones y dispersiones estables requiere ultrasonidos potentes y amplitudes elevadas. Hielscher Ultrasonidos’ Los procesadores ultrasónicos industriales pueden suministrar amplitudes muy elevadas, lo que es importante para producir emulsiones y dispersiones de tamaño nanométrico. Por lo tanto, nuestros ultrasonidos industriales pueden funcionar fácilmente a amplitudes de hasta 200µm en funcionamiento 24 horas al día, 7 días a la semana, en condiciones de uso intensivo. Para amplitudes aún mayores, disponemos de sonotrodos ultrasónicos personalizados.
Hielscher ofrece procesadores ultrasónicos rentables y muy robustos que ocupan poco espacio para su instalación en plantas con espacio limitado y entornos exigentes.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

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InsertMPC48 con 48 cánulas finas, que inyectan la segunda fase de la emulsión directamente en la zona de cavitación ultrasónica

InsertarMPC48 – La solución de Hielscher para nanoemulsiones superiores



Literatura / Referencias

Información interesante

Nano-combustibles

Los nanocombustibles son una mezcla de combustible y nanopartículas. Al dispersar las nanopartículas en el combustible, sus propiedades físico-químicas se ven modificadas por su funcionalidad, su estructura dispersiva y la compleja interacción de la transferencia de calor, el flujo de fluidos y las interacciones entre partículas. Debido a su composición heterogénea, las características de los nanocombustibles vienen determinadas por el tipo de combustible de base, así como por la composición, el tamaño, la forma, la concentración y las propiedades físicas y químicas de las nanopartículas. Las características del nanocombustible pueden diferir significativamente de las características del combustible base.

diésel

El gasóleo es un combustible líquido que se quema en los motores diésel. En los motores diésel, el combustible se enciende sin chispa, sino comprimiendo la mezcla de aire de admisión e inyectando a continuación el combustible diésel.
El gasóleo convencional es un destilado fraccionado específico del fuelóleo de petróleo. En un sentido más amplio, el término gasóleo se refiere a combustibles no derivados del petróleo, como el biodiésel, el diésel de biomasa a líquido (BTL), el diésel de gas a líquido (GTL) o el diésel de carbón a líquido (CTL). BTL, GTL, y CTL, son los llamados combustibles diésel sintéticos, que pueden derivarse de cualquier material carbonáceo (por ejemplo, biomasa, biogás, gas natural, carbón, etc.). Tras la gasificación de la materia prima en gas de síntesis y su posterior purificación, se convierte en gasóleo sintético mediante la reacción de Fischer-Tropsch. El diésel ultra bajo en azufre (ULSD) es una norma para el combustible diésel que contiene un contenido de azufre significativamente menor.

Biodiésel

El biodiésel es un combustible renovable que se produce a partir de aceites vegetales, grasas animales o grasas recicladas. El biodiésel puede utilizarse en vehículos diésel y generadores. Sus propiedades físicas son similares a las del gasóleo de petróleo, aunque su combustión es más limpia. El biodiésel reduce las emisiones de hidrocarburos no quemados (UHC), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), óxidos de azufre y partículas de hollín. – en comparación con las emisiones producidas por la combustión de gasóleo convencional. La emisión de óxidos de nitrógeno (NOx) puede ser mayor en el caso del biodiésel (en comparación con el gasóleo). Sin embargo, esto puede reducirse optimizando el momento de la inyección de combustible.
La producción de biodiésel mejora considerablemente gracias a la transesterificación por ultrasonidos. Haga clic aquí para obtener más información sobre la producción de biodiésel por ultrasonidos.

etanol

El etanol es alcohol etílico (C2H5OH) utilizado como combustible. El etanol se utiliza sobre todo como combustible de automoción. – principalmente como aditivo de biocombustible en la gasolina. En la actualidad, los automóviles pueden funcionar con etanol al 100% o con los llamados combustibles flexibles, que son una mezcla de etanol y gasolina. Suele producirse mediante un proceso de fermentación de biomasa, como el maíz o la caña de azúcar. Como el etanol procede de biomasa renovable y sostenible, se suele denominar bioetanol. Los ultrasonidos de potencia pueden mejorar sustancialmente la producción de bioetanol. Haga clic aquí para obtener más información sobre la producción de bioetanol por ultrasonidos.
El etanol es el oxigenado del e-diésel. El mayor inconveniente del E-diesel es la inmiscibilidad del etanol en el diesel en un amplio rango de temperaturas. Sin embargo, el biodiésel puede utilizarse con éxito como tensioactivo anfifílico para estabilizar el etanol y el diésel. El combustible etanol-biodiésel-diésel (EB-diésel) puede mezclarse por ultrasonidos para obtener una micro o nanoemulsión de modo que el EB-diésel sea estable. – incluso a temperaturas bajo cero y ofrece propiedades superiores a las del gasóleo normal.

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