Nano-combustibili di qualità superiore grazie alla dispersione ultrasonica
- La dispersione ultrasonica è utilizzata per produrre nanofuels o diesohol, una miscela di etanolo e diesel, che viene migliorata con l'aggiunta di CNT o nanoparticelle.
- Gli ultrasuoni di potenza producono emulsioni e dispersioni superfini e nano-combustibili.
- Le nanoparticelle disperse ad ultrasuoni nei carburanti migliorano le prestazioni del carburante e le caratteristiche di emissione.
- I disperditori ad ultrasuoni in linea sono disponibili su scala industriale per la produzione di nano-combustibili.
Nano-combustibili
I nanocarburanti consistono in una miscela di un carburante di base (ad es. diesel, biodiesel, miscele di carburanti) e nanoparticelle. Queste nanoparticelle agiscono come nanocatalizzatori ibridi, che offrono una grande superficie reattiva. La dispersione ultrasonica dei risultati nano-additivi migliora sostanzialmente le prestazioni del combustibile, come la riduzione del ritardo di accensione, il prolungamento del sostentamento della fiamma e dell'accensione degli agglomerati, nonché una significativa riduzione complessiva delle emissioni.
Le miscele di nanoparticelle di carburante eccellono come carburante liquido puro per quanto riguarda le prestazioni del carburante grazie a una maggiore densità energetica, accensione più rapida e più facile, effetto catalitico migliorato, emissioni ridotte, evaporazione e velocità di combustione più rapida e migliore efficienza di combustione.
Dispersione ultrasonica delle nanoparticelle nel carburante
Per evitare la sedimentazione di nanoparticelle nel serbatoio del carburante, le particelle devono essere disperse in modo sofisticato. I processori ad ultrasuoni sono disperditori potenti e affidabili, noti per la loro capacità di miscelare, deagglomerare e persino macinare nanoparticelle, in modo da ottenere una dispersione stabile con la granulometria desiderata.
I disperditori ad ultrasuoni di Hielscher sono strumenti collaudati per disperdere nanotubi e particelle nei combustibili.
L'elenco che segue fornisce una panoramica dei nanomateriali già testati dispersi nei combustibili:
- CNT – nanotubi di carbonio
- Ag – argento
- Al – alluminio
- Al2O3 – ossido di alluminio
- AlCuOx – ossidi di rame di alluminio
- B – boro
- Ca – calcio
- CaCO3 – carbonato di calcio
- Fe – ferro
- Cu – Rame
- CuO – ossido di rame
- Ce – cerio
- CeO2 – ossido di cerio
- (Ceo2)-(ZrO2) – ossido di cerio e zirconio
- LE EMISSIONI DI CO – cobalto
- Mg – magnesio
- Mn – manganese
- TiO2 – biossido di titanio
- ZnO – ossido di zinco
Sistema di flusso ultrasonico 7kW
L'ossido di cerio monodisperso ad ultrasuoni su scala nanometrica offre un'elevata attività catalitica grazie all'elevato rapporto superficie/volume, con conseguente miglioramento dell'efficienza energetica e riduzione delle emissioni.
Nanoemulsioni ad ultrasuoni
La tecnologia di emulsificazione ad ultrasuoni viene utilizzata per produrre miscele stabili di etanolo in decano, etanolo in diesel o diesel-biodiesel-etanolo/bioetanolo. Tali miscele sono un carburante di base ideale, che può essere in un secondo tempo migliorato disperdendo nanoparticelle nel carburante.
La nano-emulsificazione ad ultrasuoni viene utilizzata con successo anche per produrre acquafucci.
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Produzione ad ultrasuoni di emulsioni combustibili
sistemi industriali ad ultrasuoni
La generazione di emulsioni e dispersioni stabili richiede ultrasuoni di potenza e ampiezze elevate. Ultrasuoni Hielscher’ I processori a ultrasuoni industriali sono in grado di fornire ampiezze molto elevate, il che è importante per produrre emulsioni e dispersioni di dimensioni ridotte. Pertanto, i nostri ultrasuoni industriali possono essere facilmente utilizzati a ampiezze fino a 200µm in funzione 24 ore su 24, 7 giorni su 7, in condizioni di lavoro gravoso. Per ampiezze ancora maggiori, sono disponibili sonotrodi ad ultrasuoni personalizzati.
Hielscher offre processori ad ultrasuoni economici, altamente robusti e con un ingombro ridotto per l'installazione in impianti con spazio limitato e ambienti esigenti.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasuoni:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
InsertMPC48 – La soluzione di Hielscher per nano-emulsioni superiori
Letteratura / Referenze
- 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.
Particolarità / Cose da sapere
Nano-combustibili
I nano-combustibili si riferiscono a una miscela di carburante e nano-particelle. Attraverso la dispersione di particelle nano-energetiche nel combustibile, le proprietà fisico-chimiche del combustibile sono modificate dalla loro funzionalità, dalla loro struttura dispersiva e dalla complessa interazione tra trasferimento di calore, flusso di fluido e interazioni delle particelle. A causa della composizione eterogenea, le caratteristiche dei nanofuel sono determinate dal tipo di combustibile di base, nonché dalla composizione, dimensione, forma, concentrazione e proprietà fisiche e chimiche delle nanoparticelle. Le caratteristiche dei nanofuel possono differire significativamente dalle caratteristiche del combustibile di base.
diesel
Il gasolio è un combustibile liquido che viene bruciato nei motori diesel. Nei motori diesel, il carburante si accende senza scintille, ma comprimendo la miscela di aria in ingresso e poi iniettando il carburante diesel.
Il gasolio convenzionale è un distillato frazionario specifico di olio combustibile di petrolio. In un senso più ampio, il termine diesel si riferisce a combustibili non derivati dal petrolio, ad esempio biodiesel, biomass-toiquid (BTL), gas-to-liquido (GTL), o carbon-to-liquid (CTL) diesel. BTL, GTL e CTL sono i cosiddetti combustibili diesel sintetici, che possono essere ricavati da qualsiasi materiale carbonioso (ad esempio, biomassa, biogas, gas naturale, carbone, ecc.) Dopo la gassificazione della materia prima in gas di sintesi e successiva purificazione, la materia prima viene convertita, tramite la reazione di Fischer-Tropsch, in diesel sintetico. Il diesel a bassissimo tenore di zolfo (ULSD) è uno standard per il gasolio che contiene un contenuto di zolfo significativamente ridotto.
Biodiesel
Il biodiesel è un combustibile rinnovabile prodotto da oli vegetali, grassi animali o grassi riciclati. Il biodiesel può essere utilizzato per il funzionamento in veicoli e generatori diesel. Le sue proprietà fisiche sono simili a quelle del gasolio, anche se brucia più pulito. Il biodiesel riduce le emissioni di idrocarburi incombusti (UHC), anidride carbonica (CO2), monossido di carbonio (CO), ossidi di zolfo e particelle di fuliggine. – rispetto alle emissioni prodotte dalla combustione di gasolio convenzionale. L'emissione di ossidi di azoto (NOx) può essere maggiore per il biodiesel (rispetto al diesel). Tuttavia, questo può essere ridotto ottimizzando i tempi di iniezione del carburante.
La produzione di biodiesel è notevolmente migliorata dalla transesterificazione ad ultrasuoni. Clicca qui per saperne di più sulla produzione di biodiesel ad ultrasuoni!
Etanolo
L'etanolo è un alcole etilico (C2H5OH) utilizzati come combustibile. I carburanti a base di etanolo sono utilizzati principalmente come carburanti per motori – principalmente come additivo per biocarburanti nella benzina. Oggi, le automobili possono essere gestite con carburante 100% etanolo o con i cosiddetti flex-fuel, che sono una miscela di etanolo e benzina. È comunemente prodotto da un processo di fermentazione di biomassa, ad esempio mais o canna da zucchero. Poiché l'etanolo è derivato da biomassa rinnovabile e sostenibile, viene spesso chiamato bioetanolo. Gli ultrasuoni di potenza possono migliorare sostanzialmente la produzione di bioetanolo. Clicca qui per saperne di più sulla produzione di bioetanolo ad ultrasuoni!
L'etanolo è l'ossigenato dell'E-diesel. L'inconveniente principale dell'E-diesel è l'immiscibilità dell'etanolo nel gasolio in un'ampia gamma di temperature. Tuttavia, il biodiesel può essere utilizzato con successo come tensioattivo anfilo per stabilizzare l'etanolo e il diesel. Il carburante etanolo-biodiesel-diesel (EB-diesel) può essere miscelato ad ultrasuoni ad una micro o nano-emulsione in modo che l'EB-diesel sia stabile. – anche a temperature inferiori allo zero e offre proprietà di carburante superiori a quelle del gasolio normale.