अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण से बेहतर नैनो-ईंधन
नैनो-ईंधन का विकास प्रभावी परिक्षेपण से शुरू होता है। डीज़ल, बायोडीज़ल या मिश्रित ईंधनों में मिलाए गए नैनोकण दहन को प्रभावित कर सकते हैं, लेकिन उनका प्रदर्शन इस बात पर निर्भर करता है कि वे पूरे तरल में कितनी अच्छी तरह वितरित हैं। समुच्चयन और अवसादन के कारण योजक की एकसमान सांद्रता बनाए रखना और पुनरुत्पादनीय परिणाम प्राप्त करना कठिन हो जाता है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण कणों के समूहों को तोड़कर और नैनो-योजकों को पूरे ईंधन में वितरित करके इस चुनौती का समाधान करता है।
नैनो-ईंधन
नैनो-ईंधन आधार ईंधन (जैसे डीज़ल, बायोडीज़ल, ईंधन मिश्रण) और नैनोकणों का मिश्रण होते हैं। ये नैनोकण संकर नैनोउत्प्रेरकों के रूप में कार्य करते हैं, जो अभिक्रिया के लिए बड़ा सतही क्षेत्रफल प्रदान करते हैं। नैनो-योजक के अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण से ईंधन के प्रदर्शन में पर्याप्त सुधार होता है, जैसे प्रज्वलन विलंब में कमी, ज्वाला का अधिक समय तक बने रहना और समुच्चयों का प्रज्वलन, साथ ही उत्सर्जन में उल्लेखनीय समग्र कमी।
नैनो-आकार के ईंधन-कण मिश्रण उच्च ऊर्जा घनत्व, अधिक तेज़ और आसान प्रज्वलन, बढ़े हुए उत्प्रेरक प्रभाव, कम उत्सर्जन, अधिक तेज़ वाष्पीकरण और दहन दर तथा बेहतर दहन दक्षता के कारण ईंधन प्रदर्शन के मामले में शुद्ध तरल ईंधन से बेहतर होते हैं।
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नैनो-ईंधन: ईंधन में नैनोकणों का अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण
ईंधन टैंक में नैनोकणों को नीचे बैठने से रोकने के लिए कणों को परिष्कृत तरीके से परिक्षेपित करना आवश्यक है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण सीरियम ऑक्साइड, ऐलुमिनियम ऑक्साइड और कार्बन नैनोट्यूब जैसे नैनोकणों को डीज़ल, बायोडीज़ल और ईंधन मिश्रणों में शामिल करने में मदद करता है।
ध्वनिक कैविटेशन – सूक्ष्म बुलबुलों का बनना और ढहना – के माध्यम से सोनिकेशन तीव्र स्थानीय अपरूपण बल उत्पन्न करता है, जो कणों के समुच्चयों को तोड़ते हैं और योजकों को पूरे तरल में वितरित करते हैं। इससे कणों की अधिक सतह आसपास के ईंधन के संपर्क में आती है, जिससे उत्प्रेरण और दहन से संबंधित लाभों के मूल्यांकन में मदद मिलती है।
अल्ट्रासाउंड अतिरिक्त पिसाई मनके डाले बिना सीधे तरल में परिक्षेपण क्रिया करता है, जिससे बाद में पिसाई माध्यम को अलग करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। Hielscher सोनिकेटर बैच तैयार करने और निरंतर इनलाइन प्रसंस्करण, दोनों के लिए उपयुक्त हैं, जिससे यह तकनीक प्रयोगशाला अनुसंधान से लेकर औद्योगिक उत्पादन तक उपयोगी होती है।
नीचे दी गई सूची ईंधनों में परिक्षेपित उन नैनो-सामग्रियों का अवलोकन प्रस्तुत करती है जिनका पहले ही परीक्षण किया जा चुका है:
- CNTs – कार्बन नैनोट्यूब
- Ag – चाँदी
- Al – ऐलुमिनियम
- Al2O3 – ऐलुमिनियम ऑक्साइड
- AlCuOx – ऐलुमिनियम कॉपर ऑक्साइड
- B – बोरॉन
- Ca – कैल्शियम
- CaCO3 – कैल्शियम कार्बोनेट
- Fe – लोहा
- Cu – ताँबा
- CuO – कॉपर ऑक्साइड
- Ce – सीरियम
- CeO2 – सीरियम ऑक्साइड
- (CeO2)·(ZrO2) – सीरियम ज़िरकोनियम ऑक्साइड
- Co – कोबाल्ट
- Mg – मैग्नीशियम
- Mn – मैंगनीज़
- TiO2 – टाइटेनियम डाइऑक्साइड
- ZnO – ज़िंक ऑक्साइड
नैनो-आकार का, अल्ट्रासोनिक रूप से मोनोडिस्पर्सित सीरियम ऑक्साइड अपने उच्च सतह-से-आयतन अनुपात के कारण उच्च उत्प्रेरक सक्रियता प्रदान करता है, जिससे ईंधन दक्षता में सुधार होता है और उत्सर्जन कम होता है।
एक्वा-ईंधन: सोनिकेशन से नैनो-आकार के इमल्शन ईंधन
एक्वा-ईंधन जल-इन-ईंधन इमल्शन होते हैं, जिनमें पानी की महीन बूँदें डीज़ल जैसे सतत ईंधन प्रावस्था में सर्वत्र वितरित होती हैं। Hielscher सोनिकेटर तीव्र ध्वनिक कैविटेशन उत्पन्न करते हैं, जो बड़ी बूँदों को छोटी बूँदों में तोड़ता है, जिससे उपयुक्त फॉर्मूलेशन और प्रसंस्करण परिस्थितियों में नैनो-पैमाने की बूँदों वाले इमल्शन विकसित करना संभव होता है। समायोज्य अल्ट्रासोनिक आयाम, नियंत्रित ऊर्जा निवेश और तापमान प्रबंधन बूँदों के आकार तथा पुनरुत्पादनीयता को अनुकूलित करने में मदद करते हैं, जबकि संगत इमल्सीकारक भंडारण और संभाल के दौरान स्थिरता बनाए रखने में सहायक होते हैं।
अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार एक्वा-ईंधनों के बारे में अधिक जानने के लिए यहाँ क्लिक करें!
अल्ट्रासोनिक ईंधन मिश्रण
अल्ट्रासोनिक पायसीकरण तकनीक का उपयोग डेकेन में एथेनॉल, डीज़ल में एथेनॉल, या डीज़ल–बायोडीज़ल–एथेनॉल/बायोएथेनॉल के स्थिर मिश्रण बनाने के लिए किया जाता है। ऐसे मिश्रण एक आदर्श आधार ईंधन होते हैं, जिन्हें दूसरे चरण में ईंधन में नैनोकणों का परिक्षेपण करके और बेहतर बनाया जा सकता है।
इमल्शन ईंधनों का अल्ट्रासोनिक उत्पादन
नैनो-ईंधनों के परिक्षेपण और पायसीकरण के लिए औद्योगिक सोनिकेटर
Hielscher सोनिकेटर नैनो-ईंधन के विकास और उत्पादन के लिए नैनोकणों के समुच्चयों को प्रभावी ढंग से तोड़ने की क्षमता को सटीक प्रक्रिया नियंत्रण के साथ जोड़ते हैं। तीव्र अल्ट्रासोनिक कैविटेशन कणों के समूहों को तोड़ने और धातु ऑक्साइड तथा कार्बन नैनोट्यूब जैसे योजकों को पूरे डीज़ल, बायोडीज़ल और मिश्रित ईंधनों में वितरित करने में मदद करता है। समायोज्य आयाम तथा ऊर्जा निवेश और तापमान की निगरानी पुनरुत्पादनीय प्रसंस्करण और फॉर्मूलेशन के अनुकूलन में सहायक होते हैं। बैच या निरंतर प्रवाह में संचालन के लिए विन्यस्त प्रयोगशाला उपकरणों और औद्योगिक प्रणालियों के साथ, Hielscher प्रारंभिक परीक्षणों से अधिक उत्पादन मात्रा तक पहुँचने का एक व्यावहारिक मार्ग प्रदान करता है। डिजिटल औद्योगिक मॉडलों में प्रक्रिया डेटा की स्वचालित रिकॉर्डिंग टीमों को सफल परिस्थितियों का दस्तावेज़ीकरण करने और प्रसंस्करण क्षमता बढ़ने पर भी एकसमान प्रसंस्करण बनाए रखने में मदद करती है।
उत्पादन का पैमाना बढ़ाना और विश्वसनीय उत्पादन
जब फॉर्मूलेशन अपने गुणवत्ता लक्ष्यों को पूरा कर लेता है, तो प्रवाह में सोनिकेशन अधिक उत्पादन मात्रा तक पहुँचने का मार्ग प्रदान करता है। ईंधन नियंत्रित परिचालन परिस्थितियों में एक अल्ट्रासोनिक उपचार क्षेत्र से होकर गुजरता है, जिसमें आवश्यक परिणाम के अनुसार एकल-पास या पुनर्परिसंचरण प्रसंस्करण चुना जाता है। उपकरण चयन के लिए आधार ईंधन, योजक का प्रकार और सांद्रता, लक्षित परिक्षेपण गुणवत्ता, आवश्यक प्रसंस्करण क्षमता और परिचालन तापमान की जानकारी दें। इन विवरणों के आधार पर Hielscher प्रक्रिया परीक्षणों और उसके बाद उत्पादन का पैमाना बढ़ाने के लिए प्रोसेसर, सोनोट्रोड और प्रवाह सेल के विन्यास की अनुशंसा कर सकता है।
Hielscher सीमित स्थान और चुनौतीपूर्ण परिवेश वाले संयंत्रों में स्थापना के लिए लागत-प्रभावी, अत्यंत मज़बूत और कम जगह घेरने वाले अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर प्रदान करता है।
नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच का आयतन | प्रवाह दर | अनुशंसित सोनिकेटर |
|---|---|---|
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/min | UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 से 100L | 2 से 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 से 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | अधिक | समूह में संयोजित UIP16000hdT |
MultiPhaseCavitator – उत्कृष्ट नैनो-इमल्शन के लिए प्रवाह सेल इंसर्ट
अल्ट्रासोनिक नैनो-ईंधन उत्पादन के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
नैनो-ईंधन क्या हैं
नैनो-ईंधन से आशय ईंधन और नैनोकणों के मिश्रण से है। ईंधन में नैनो-ऊर्जावान कणों का परिक्षेपण करने पर उनकी कार्यात्मकता, उनकी परिक्षेपण संरचना तथा ऊष्मा अंतरण, द्रव प्रवाह और कणों की पारस्परिक क्रियाओं के जटिल अंतर्संबंध के कारण ईंधन के भौतिक-रासायनिक गुण बदल जाते हैं। विषमांगी संरचना के कारण, नैनो-ईंधन की विशेषताएँ आधार ईंधन के प्रकार के साथ-साथ नैनोकणों की संरचना, आकार, आकृति, सांद्रता तथा भौतिक और रासायनिक गुणों से निर्धारित होती हैं। नैनो-ईंधन की विशेषताएँ आधार ईंधन की विशेषताओं से काफ़ी भिन्न हो सकती हैं।
डीज़ल का उपयोग ईंधन के रूप में कैसे किया जाता है?
डीज़ल एक तरल ईंधन है जिसे डीज़ल इंजनों में जलाया जाता है। डीज़ल इंजनों में ईंधन किसी चिंगारी के बिना, प्रवेश करने वाले वायु मिश्रण को संपीड़ित करके और फिर डीज़ल ईंधन का अंतःक्षेपण करके प्रज्वलित किया जाता है।
पारंपरिक डीज़ल ईंधन पेट्रोलियम ईंधन तेल का एक विशिष्ट प्रभाजी आसुत है। व्यापक अर्थ में, डीज़ल शब्द उन ईंधनों को भी दर्शाता है जो पेट्रोलियम से प्राप्त नहीं होते, जैसे बायोडीज़ल, बायोमास-से-तरल (BTL), गैस-से-तरल (GTL), या कोयला-से-तरल (CTL) डीज़ल। BTL, GTL और CTL तथाकथित संश्लेषित डीज़ल ईंधन हैं, जिन्हें किसी भी कार्बनयुक्त सामग्री (जैसे बायोमास, बायोगैस, प्राकृतिक गैस, कोयला आदि) से प्राप्त किया जा सकता है। कच्ची सामग्री के गैसीकरण से संश्लेषण गैस बनाने और फिर उसके शुद्धीकरण के बाद, उसे Fischer–Tropsch अभिक्रिया द्वारा संश्लेषित डीज़ल में परिवर्तित किया जाता है। अति-निम्न-सल्फर डीज़ल (ULSD) डीज़ल ईंधन का एक मानक है, जिसमें सल्फर की मात्रा काफ़ी कम होती है।
बायोडीज़ल क्या है?
बायोडीज़ल एक नवीकरणीय ईंधन है, जिसे वनस्पति तेलों, पशु वसा या पुनर्चक्रित चिकनाइयों से बनाया जाता है। बायोडीज़ल का उपयोग डीज़ल वाहनों और जनरेटरों को चलाने के लिए किया जा सकता है। इसके भौतिक गुण पेट्रोलियम डीज़ल के समान होते हैं, हालांकि इसका दहन अधिक स्वच्छ होता है। पारंपरिक डीज़ल के दहन से उत्पन्न उत्सर्जन की तुलना में बायोडीज़ल बिना जले हाइड्रोकार्बन (UHC), कार्बन डाइऑक्साइड (CO2), कार्बन मोनोऑक्साइड (CO), सल्फर ऑक्साइड और कालिख के कणों के उत्सर्जन को कम करता है। बायोडीज़ल से नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) का उत्सर्जन अधिक हो सकता है (डीज़ल की तुलना में)। हालांकि, ईंधन इंजेक्शन के समय को अनुकूलित करके इसे कम किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक ट्रांसएस्टरीकरण से बायोडीज़ल उत्पादन में बहुत सुधार होता है। अल्ट्रासोनिक बायोडीज़ल उत्पादन के बारे में अधिक जानने के लिए यहाँ क्लिक करें!
क्या एथेनॉल का उपयोग ईंधन के रूप में किया जा सकता है?
हाँ, एथेनॉल – एथिल अल्कोहल (C₂H5OH) – का उपयोग ईंधन के रूप में किया जा सकता है। एथेनॉल ईंधनों का उपयोग अधिकतर मोटर ईंधन के रूप में किया जाता है – मुख्यतः गैसोलीन में जैव ईंधन योजक के रूप में। आज मोटर वाहनों को 100% एथेनॉल ईंधन या तथाकथित फ्लेक्स-फ्यूल से चलाया जा सकता है, जो एथेनॉल और गैसोलीन का मिश्रण होते हैं। इसे आम तौर पर मक्का या गन्ने जैसे बायोमास के किण्वन से बनाया जाता है। चूँकि एथेनॉल ईंधन नवीकरणीय, संधारणीय बायोमास से प्राप्त होता है, इसलिए इसे अक्सर बायोएथेनॉल कहा जाता है। उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड बायोएथेनॉल के उत्पादन में काफी सुधार कर सकता है। अल्ट्रासोनिक बायोएथेनॉल उत्पादन के बारे में अधिक जानने के लिए यहाँ क्लिक करें!
एथेनॉल E-diesel में ऑक्सीजनयुक्त घटक है। E-diesel का प्रमुख दोष यह है कि तापमान की एक विस्तृत सीमा में एथेनॉल डीज़ल में मिश्रणीय नहीं होता। हालांकि, एथेनॉल और डीज़ल को स्थिर करने के लिए बायोडीज़ल का उपयोग उभयरागी पृष्ठसक्रियकारक के रूप में सफलतापूर्वक किया जा सकता है। एथेनॉल–बायोडीज़ल–डीज़ल (EB-diesel) ईंधन को अल्ट्रासोनिक विधि से मिश्रित करके सूक्ष्म- या नैनो-इमल्शन बनाया जा सकता है, ताकि EB-diesel शून्य से नीचे के तापमान पर भी स्थिर रहे और सामान्य डीज़ल ईंधन की तुलना में बेहतर ईंधन गुण प्रदान करे।
नैनोईंधन उत्पादन में अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण कैसे काम करता है?
अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण ईंधन में कणों के समुच्चयों को तोड़ने के लिए ध्वनिक कैविटेशन का उपयोग करता है। सूक्ष्म बुलबुले बनते हैं और ढहते हैं, जिससे स्थानीय अपरूपण बल और द्रव जेट उत्पन्न होते हैं, जो एकत्रित कणों को अलग करते हैं। यह प्रक्रिया पूरे द्रव में नैनो-योजकों को वितरित करने में मदद करती है और पुनरुत्पादनीय फ़ॉर्मूलेशन के विकास में सहायक होती है।
अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके किन नैनोकणों को ईंधनों में परिक्षेपित किया जा सकता है?
ईंधन फ़ॉर्मूलेशन में जाँची गई सामग्रियों में सीरियम ऑक्साइड (CeO₂), एल्युमिनियम ऑक्साइड (Al₂O₃), टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO₂), ज़िंक ऑक्साइड (ZnO) और कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) शामिल हैं। उपयुक्त योजक का चयन आधार ईंधन और अपेक्षित प्रदर्शन लक्ष्य पर निर्भर करता है। उपयुक्त सांद्रताओं, प्रसंस्करण परिस्थितियों और स्थिरता को निर्धारित करने के लिए प्रत्येक संयोजन का परीक्षण आवश्यक है।
नैनोईंधन परिक्षेपण और ईंधन नैनोइमल्शन में क्या अंतर है?
नैनोकण परिक्षेपण में द्रव ईंधन के भीतर वितरित ठोस कण होते हैं। ईंधन नैनोइमल्शन में एक द्रव की बहुत छोटी बूँदें दूसरे द्रव में परिक्षेपित होती हैं, जैसे डीज़ल में पानी की बूँदें। अल्ट्रासाउंड दोनों प्रक्रियाओं में सहायक हो सकता है। नैनोकणों और परिक्षेपित द्रव बूँदों वाले फ़ॉर्मूलेशन में कण स्थिरता और इमल्शन स्थिरता, दोनों का आकलन आवश्यक होता है।
क्या अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण नैनोकणों को नीचे बैठने से रोकता है?
अल्ट्रासोनिक उपचार कणों के समुच्चयन को कम कर सकता है और उनके प्रारंभिक वितरण में सुधार कर सकता है, लेकिन दीर्घकालिक स्थिरता फ़ॉर्मूलेशन पर भी निर्भर करती है। कणों के गुण, योजक की सांद्रता, ईंधन की संरचना और संगत परिक्षेपक इस बात को प्रभावित करते हैं कि कण निलंबित बने रहते हैं या नहीं। भंडारण परीक्षणों से यह निर्धारित किया जाना चाहिए कि तैयार नैनोईंधन अपने अभिप्रेत उपयोग की परिस्थितियों में कितने समय तक स्वीकार्य वितरण बनाए रखता है।
अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण के कौन-से प्राचल सबसे महत्वपूर्ण हैं?
प्रमुख मापदंडों में आयाम, ऊर्जा निवेश, उपचार अवधि और तापमान शामिल हैं। प्रवाह-आधारित प्रसंस्करण के लिए प्रवाह दर और रिएक्टर का दबाव भी महत्वपूर्ण हैं। इन सेटिंग्स का मूल्यांकन फॉर्मूलेशन के साथ किया जाना चाहिए। वांछित परिक्षेपण उत्पन्न करने वाली परिस्थितियों का दस्तावेज़ीकरण दोहराने योग्य प्रसंस्करण स्थापित करने में मदद करता है और बाद में उत्पादन का पैमाना बढ़ाने में सहायक होता है।
क्या अल्ट्रासोनिक नैनो-ईंधन उत्पादन का पैमाना प्रयोगशाला से सतत प्रसंस्करण तक बढ़ाया जा सकता है?
हाँ। अल्ट्रासोनिक प्रवाह सेल में मूल्यांकन से पहले प्रयोगशाला परीक्षणों से फॉर्मूलेशन और प्रसंस्करण की परिस्थितियाँ निर्धारित की जा सकती हैं। सतत संचालन में ईंधन एक नियंत्रित उपचार क्षेत्र से होकर गुजरता है। पैमाना बढ़ाते समय यह पुष्टि की जानी चाहिए कि बड़ी प्रणाली निर्धारित प्रसंस्करण क्षमता पर आवश्यक परिक्षेपण गुणवत्ता और स्थिरता प्राप्त करती है।
मैं नैनो-ईंधनों के लिए Hielscher अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर कैसे चुनूँ?
आधार ईंधन, नैनोकणों के प्रकार और सांद्रता, आवश्यक बैच आयतन या प्रवाह दर तथा लक्षित परिक्षेपण गुणवत्ता से शुरुआत करें। संचालन तापमान और निर्धारित भंडारण अवधि भी शामिल करें। ये विवरण अनुप्रयोग परीक्षणों और उत्पादन नियोजन के लिए आदर्श सोनिकेटर, सोनोट्रोड और प्रवाह सेल विन्यास की अनुशंसा करने में हमारी मदद करते हैं।
साहित्य / संदर्भ
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