Ylivoimaiset nanopolttoaineet ultraäänidispersiolla
- Ultraäänidispersiota käytetään nanopolttoaineiden tai diesoholin, etanolin ja dieselin polttoaineseoksen tuottamiseen, jota parannetaan lisäämällä CNT: itä tai nanohiukkasia.
- Power ultrasonics tuottaa erittäin hienoja, nano-polttoaineemulsioita ja dispersioita.
- Ultraäänellä dispergoituneet nanohiukkaset polttoaineissa parantavat polttoaineen suorituskykyä ja päästöominaisuuksia.
- Ultraääni-inline-dispergointilaitteita on saatavana teollisessa mittakaavassa nanopolttoaineiden tuotantoon.
Nano-polttoaineet
Nanopolttoaineet koostuvat peruspolttoaineen (esim. diesel, biodiesel, polttoaineseokset) ja nanohiukkasten seoksesta. Nämä nanohiukkaset toimivat hybridinanokatalyytteinä, jotka tarjoavat suuren reaktiivisen pinta-alan. Nano-lisäaineen ultraäänidispersio parantaa merkittävästi polttoaineen suorituskykyä, kuten vähentynyttä syttymisviivettä, pidempää liekin ravintoa ja agglomeraattisytytystä sekä päästöjen merkittävää kokonaisvähennystä.
Nanokokoiset polttoainehiukkasseokset ylittävät puhtaan nestemäisen polttoaineen polttoaineen suorituskyvyn suhteen korkeammalla energiatiheydellä, nopeammalla ja helpommalla sytytyksellä, paremmalla katalyyttisellä vaikutuksella, vähentyneillä päästöillä, nopeammalla haihtumis- ja palamisnopeudella sekä paremmalla palamistehokkuudella.
Nanohiukkasten ultraäänidispersio polttoaineessa
Nanohiukkasten laskeutumisen välttämiseksi polttoainesäiliöön hiukkaset on dispergoitava hienostuneesti. Ultraääniprosessorit ovat tehokkaita ja luotettavia dispergointiaineita, jotka ovat tunnettuja kyvystään sekoittaa, deagglomeroida ja jopa jauhaa nanohiukkasia siten, että saadaan stabiili dispersio halutulla hiukkaskoolla.
Hielscher’s ultrasonic dispersers are proven tools to disperse nanotubes and particles into fuels.
Alla oleva luettelo antaa sinulle yleiskatsauksen jo testatuista nanomateriaaleista, jotka on dispergoitu polttoaineisiin:
- CNT:t – hiilinanoputket
- Ag – hopea
- Al – alumiini
- Al2O3 – alumiinioksidi
- AlCuOx – alumiini kuparioksidit
- b – boori
- Ca – kalsium
- CaCO3 – kalsiumkarbonaatti
- Fe – rauta
- Cu – kupari
- CuO – kuparioksidi
- JAA – cerium
- Toimitusjohtaja2 – ceriumoksidi
- (CeO2)· (ZrO2) – cerium zirkoniumoksidi
- CO – koboltti
- Mg – magnesium
- Mn – mangaani
- TiO2 – titaanidioksidi
- ZnO – sinkkioksidi
7kW ultraäänivirtausjärjestelmä
Nanomittakaavainen, ultraäänellä monodispergoitu ceriumoksidi tarjoaa korkean katalyyttisen aktiivisuuden korkean pinta-tilavuussuhteensa ansiosta, mikä parantaa polttoainetehokkuutta ja vähentää päästöjä.
Ultraääni nanoemulsiot
Ultraääniemulgointitekniikkaa käytetään stabiilien etanoli-dekaani-, etanoli-diesel- tai diesel-biodiesel-etanoli? bioetanoliseosten tuottamiseen. Tällaiset seokset ovat ihanteellinen peruspolttoaine, jota voidaan toisessa vaiheessa parantaa hajottamalla nanohiukkasia polttoaineeseen.
Ultraääninanoemulgointia käytetään myös menestyksekkäästi vesipolttoaineiden tuottamiseen.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänellä valmistetuista vesipolttoaineista!
Emulsiopolttoaineiden ultraäänituotanto
Teollisuuden ultraäänijärjestelmät
Stabiilien emulsioiden ja dispersioiden tuottaminen vaatii tehoa, ultraääntä ja suuria amplitudit. Hielscherin ultraääni’ Teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit, mikä on tärkeää nanokokoisten emulsioiden ja dispersioiden tuottamiseksi. Siksi teollisia ultraäänilaitteitamme voidaan helposti käyttää amplitudit jopa 200μm 24/7 käytössä raskaissa olosuhteissa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.
Hielscher tarjoaa kustannustehokkaita, erittäin kestäviä ultraääniprosessoreita, joilla on pieni jalanjälki asennettavaksi laitoksiin, joissa on rajoitetusti tilaa ja vaativia ympäristöjä.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erän tilavuus | Virtausnopeus | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 10 - 2000ml | 20–400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 - 20L | 0.2–4 l/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 - 10L? min | UIP4000 |
| n.a. | 10-100L? min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | klusteri UIP16000 |
LisääMPC48 – Hielscher’s solution for superior nano-emulsions
Kirjallisuus? Viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Nano-polttoaineet
Nanopolttoaineilla tarkoitetaan polttoaineen ja nanohiukkasten seosta. Dispergoimalla nanoenergisiä hiukkasia polttoaineeseen polttoaineen fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia muuttavat niiden toimintakyky, dispergoiva rakenne ja lämmönsiirron, nestevirtauksen ja hiukkasten vuorovaikutusten monimutkainen vuorovaikutus. Heterogeenisen koostumuksen vuoksi nanopolttoaineen ominaisuudet määräytyvät peruspolttoaineen tyypin sekä nanohiukkasten koostumuksen, koon, muodon, pitoisuuden sekä fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien mukaan. Nanopolttoaineen ominaisuudet voivat poiketa merkittävästi peruspolttoaineen ominaisuuksista.
Diesel
Diesel on nestemäistä polttoainetta, jota poltetaan dieselmoottoreissa. Dieselmoottoreissa polttoaine sytytetään ilman kipinää, mutta puristamalla tuloilmaseos ja ruiskuttamalla sitten dieselpolttoaine.
Tavanomainen dieselpolttoaine on erityinen öljypolttoöljyn fraktiotisle. Laajemmassa merkityksessä termi diesel viittaa polttoaineisiin, joita ei saada raakaöljystä, kuten biodieseliin, biomassasta iquidiksi (BTL), kaasusta nesteeksi (GTL) tai hiilestä nesteeksi (CTL) diesel. BTL, GTL ja CTL ovat niin sanottuja synteettisiä dieselpolttoaineita, joita voidaan valmistaa mistä tahansa hiilipitoisesta materiaalista (esim. biomassasta, biokaasusta, maakaasusta, hiilestä jne.). Kun raaka-aine on kaasutettu synteesikaasuksi ja puhdistettu, se muunnetaan Fischer–Tropsch-reaktion kautta synteettiseksi dieseliksi. Erittäin vähärikkinen diesel (ULSD) on dieselpolttoaineen standardi, joka sisältää merkittävästi alennetun rikkipitoisuuden.
Biodiesel
Biodiesel on uusiutuva polttoaine, jota valmistetaan kasviöljyistä, eläinrasvoista tai kierrätysrasvoista. Biodieseliä voidaan käyttää dieselajoneuvoissa ja generaattoreissa. Sen fysikaaliset ominaisuudet ovat samanlaisia kuin öljydieselin, vaikka se palaa puhtaammin. Biodiesel vähentää palamattomien hiilivetyjen (UHC), hiilidioksidin (CO2), hiilimonoksidin (CO), rikin oksidien ja nokihiukkasten päästöjä – verrattuna perinteisen dieselin polttamisesta syntyviin päästöihin. Typen oksidien (NOx) päästöt voivat olla suuremmat biodieselillä (verrattuna dieseliin). Tätä voidaan kuitenkin vähentää optimoimalla polttoaineen ruiskutuksen ajoitus.
Biodieselin tuotantoa parannetaan huomattavasti ultraäänitransesteröinnillä. Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänibiodieselin tuotannosta!
etanoli
Etanolipolttoaine on etyylialkoholi (C2H5OH), käytetään polttoaineena. Etanolipolttoaineita käytetään enimmäkseen moottoripolttoaineina – pääasiassa biopolttoaineen lisäaineena bensiinissä. Nykyään autoja voidaan käyttää 100-prosenttisella etanolipolttoaineella tai niin sanotuilla flex-fueleilla, jotka ovat etanolin ja bensiinin sekoitus. Sitä tuotetaan yleensä biomassan, kuten maissin tai sokeriruo'on, käymisprosessissa. Koska etanolipolttoaine on peräisin uusiutuvasta, kestävästä biomassasta, sitä kutsutaan usein bioetanoliksi. Tehon ultraääni voi parantaa bioetanolin tuotantoa huomattavasti. Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänibioetanolin tuotannosta!
Etanoli on E-dieselin oksygenaatti. E-dieselin suurin haittapuoli on etanolin sekoittumattomuus dieseliin laajalla lämpötila-alueella. Biodieseliä voidaan kuitenkin käyttää menestyksekkäästi amfifiilipinta-aktiivisena aineena etanolin ja dieselin stabiloimiseksi. Etanoli-biodiesel-diesel (EB-diesel) polttoaine voidaan sekoittaa ultraäänellä mikro- tai nanoemulsioon siten, että EB-diesel on stabiili – jopa alle nollan lämpötiloissa ja tarjoaa erinomaiset polttoaineominaisuudet kuin tavallinen dieselpolttoaine.