Tecnologia ad ultrasuoni Hielscher

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:

  • CNTnanotubi di carbonio
  • Potente cavitazione ultrasonica

  • Ag – argento
  • Alalluminio
  • Al2O3ossido di alluminio
  • AlCuOxossidi di rame di alluminio
  • Bboro
  • Cacalcio
  • CaCO3carbonato di calcio
  • Feferro
  • CuRame
  • CuOossido di rame
  • Cecerio
  • CeO2ossido di cerio
  • (Ceo2)-(ZrO2)ossido di cerio e zirconio
  • LE EMISSIONI DI COcobalto
  • Mgmagnesio
  • Mnmanganese
  • TiO2biossido di titanio
  • ZnOossido di zinco
Elaborazione in linea con processori ad ultrasuoni da 7kW di potenza (Clicca per ingrandire!)

Sistema di flusso ultrasonico 7kW

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Inoltre, sono stati testati con successo anche i nano-additivi drogati, ad esempio come ossido di cerio sulle MWNT.
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.
Clicca qui per saperne di più sugli acquafustibili preparati ad ultrasuoni!

Hielscher Ultrasonics fornisce potenti omogeneizzatori per la produzione di emulsioni (Clicca per ingrandire!).

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

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Si prega di utilizzare il modulo sottostante, se si desidera richiedere ulteriori informazioni sull'omogeneizzazione ad ultrasuoni. Saremo lieti di offrirvi un sistema ad ultrasuoni che soddisfi le vostre esigenze.









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InsertMPC48 con 48 cannule fini, che iniettano la seconda fase dell'emulsione direttamente nella zona di cavitazione ultrasonica.

InsertMPC48 – La soluzione di Hielscher per nano-emulsioni superiori

Letteratura/riferimenti

  • D'Silva, R.; Vinoothan, K.; Binu, K.G.; Thirumaleshwara, B.; Raju, K. (2016): Effetto del biossido di titanio e dei nanoadditivi a base di carbonato di calcio sulle caratteristiche di prestazione e di emissione del motore ad accensione spontanea. Rivista di ingegneria meccanica e automazione 6(5A), 2016. 28-31.
  • Ghanbari, M.; Najafi, G.; Ghobadian, B.; Mamat, R.; Noor, M.M.; Moosavian, A. (2015): Sistema di inferenza adattativo neuro-fuzzy inference system (ANFIS) per prevedere i parametri del motore CI alimentato con nano-particelle additivo al gasolio. IOP Conf. Serie: Scienza dei materiali e ingegneria 100, 2015.
  • Heydari-Maleney, K.; Taghizadeh-Alisaraei, A.; Ghobadian, B.; Abbaszadeh-Mayvan, A. (2017): Analisi e valutazione degli additivi dei nanotubi di carbonio ai carburanti diesohol-B2 sulle prestazioni e sulle emissioni dei motori diesel. Carburante 196, 2017. 110–123.
  • Raj, N.M.; Gajendiran, M.; Pitchandi, K.; Nallusamy, N. (2016): Studio sulla combustione di carburante diesel miscelato con nanoparticelle di ossido di alluminio, sulle prestazioni e sulle caratteristiche di emissione di un motore diesel. 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.