Iwwerleeën Nano-Brennstoffer duerch Ultraschalldispersioun

D’Entwécklung vun Nano-Brennstoffer fänkt mat enger effikasser Dispersioun un. Nanopartikelen, déi Diesel, Biodiesel oder Brennstoffmëschunge bäigesat ginn, kënnen d’Verbrennung beaflossen, mee hir Leeschtung hänkt dovun of, wéi gutt se an der ganzer Flëssegkeet verdeelt sinn. Agglomeratioun a Sedimentatioun erschwéieren et, eng konstant Additivkonzentratioun bäizebehalen a reproduzéierbar Resultater ze kréien. Ultraschalldispersioun léist dës Erausfuerderung, andeems se Partikelusammlungen opbrécht an Nanoadditiver am ganze Brennstoff verdeelt.

Nano-Brennstoffer

Nano-Brennstoffer bestinn aus enger Mëschung vun engem Basisbrennstoff (z. B. Diesel, Biodiesel, Brennstoffmëschungen) an Nanopartikelen. Dës Nanopartikele wierken als hybrid Nanokatalysatoren, déi eng grouss reaktiv Uewerfläch bidden. D’Ultraschalldispersioun vum Nanoadditiv féiert zu enger däitlecher Verbesserung vun der Brennstoffleeschtung, wéi enger reduzéierter Zündverzögerung, enger méi laanger Erhalung vun der Flam an der Zündung vun Agglomerater, souwéi zu enger däitlecher Gesamtreduktioun vun den Emissiounen.
Brennstoff-Partikelmëschunge mat Partikelen an Nanogréisst iwwertrëffe reng flëssege Brennstoff wat d’Brennstoffleeschtung ugeet duerch eng méi héich Energiedicht, eng méi séier a méi einfach Zündung, eng verstäerkt katalytesch Wierkung, reduzéiert Emissiounen, eng méi séier Verdampfung a Verbrennung an eng verbessert Verbrennungseffizienz.
Benotzt Ultraschallbehandlung, fir Partikelen a Brennstoffer op Nanoskala ze dispergéieren!

Entwéckelt Är nächst Nano-Brennstoffformuléierung mat Ultraschallbehandlung!
Kontaktéiert eis Ekipp, fir d’Ultraschalldispersioun fir Är Kombinatioun vu Brennstoff an Nanopartikelen ze ënnersichen.

Inline-Veraarbechtung mat 7kW Leeschtungsultraschallprozessoren (Klickt fir ze vergréisseren!)

7kW Ultraschall-Duerchflosssystem

Nano-Brennstoffer: Ultraschalldispersioun vun Nanopartikelen am Brennstoff

Fir ze verhënneren, datt sech Nanopartikelen am Brennstofftank ofsetzen, mussen d’Partikele mat enger ausgefeilter Method dispergéiert ginn. Ultraschalldispersioun hëlleft, Nanopartikele wéi Ceroxid, Aluminiumoxid a Kuelestoffnanoréier an Diesel, Biodiesel a Brennstoffmëschungen anzebréngen.
Duerch akustesch Kavitatioun – d’Bildung an d’Zesummefale vu mikroskopesche Blosen – erzeugt d’Ultraschallbehandlung intensiv lokal Schéierkräften, déi Partikelagglomerater opbriechen an d’Additiver an der ganzer Flëssegkeet verdeelen. Doduerch kënnt méi Partikeluewerfläch mam Brennstoff ronderëm a Kontakt, wat d’Bewäertung vu katalyteschen a verbrennungsbezunnene Virdeeler ënnerstëtzt.
Ultraschall bréngt seng dispergéierend Wierkung direkt an d’Flëssegkeet an, ouni datt Muelpärele bäigesat ginn, soudatt d’Muelkierper duerno net mussen ofgetrennt ginn. Hielscher Ultraschallapparater ënnerstëtze souwuel d’Virbereedung vu Chargë wéi och eng kontinuéierlech Inline-Veraarbechtung, soudatt d’Technik vun der Labo-Fuerschung bis zur industrieller Produktioun nëtzlech ass.

D’Lëscht hei drënner gëtt Iech en Iwwerbléck iwwer scho getest Nanomaterialien, déi a Brennstoffer dispergéiert goufen:

CNTs – Kuelestoffnanoréier
Ag – Sëlwer
Al – Aluminium
Al₂O₃ – Aluminiumoxid
AlCuO_x – Aluminium-Kofferoxiden
B – Bor
Ca – Kalzium
CaCO₃ – Kalziumkarbonat
Fe – Eisen
Cu – Koffer
CuO – Kofferoxid
Ce – Cer
CeO₂ – Ceroxid
(CeO₂)·(ZrO₂) – Cer-Zirkoniumoxid
Co – Kobalt
Mg – Magnesium
Mn – Mangan
TiO₂ – Titandioxid
ZnO – Zénkoxid

Nanodispersioun mat Ultraschall – Ultraschallapparat UP400St

Ausserdeem goufen och dotéiert Nanoadditiver, z. B. Ceroxid op MWNTs, erfollegräich getest.
Nanoskalegt, duerch Ultraschall monodispergéiert Ceroxid bitt duerch säin héije Verhältnes vun Uewerfläch zu Volumen eng héich katalytesch Aktivitéit, wat zu enger verbesserter Brennstoffeffizienz a reduzéierten Emissioune féiert.

Aqua-Brennstoffer: Emulsiounsbrennstoffer mat Drëpsen an Nanogréisst duerch Ultraschallbehandlung

Aqua-Brennstoffer si Waasser-a-Brennstoff-Emulsiounen, an deene fein Waasserdrëpsen an enger kontinuéierlecher Brennstoffphas, wéi Diesel, verdeelt sinn. Hielscher Ultraschallapparater erzeugen intensiv akustesch Kavitatioun, déi méi grouss Drëpsen a méi klenger zerbrécht an esou d’Entwécklung vun Emulsioune mat nanoskalegen Drëpsen ënner gëeegente Formuléierungs- a Veraarbechtungsbedéngungen erméiglecht. Eng astellbar Ultraschallamplitud, e kontrolléierten Energieantrag an d’Temperatursteierung hëllefen, d’Drëpsegréisst an d’Reproduzéierbarkeet ze optiméieren, wärend kompatibel Emulgatoren d’Stabilitéit bei der Lagerung an der Handhabung ënnerstëtzen.
Klickt hei, fir méi iwwer Aqua-Brennstoffer ze gewuer ze ginn, déi mat Ultraschall hiergestallt ginn!

De Video weist dat héicheffizient Emulgéiere vun Ueleg. Den agesaten Ultraschallprozessor ass en Hielscher UP400St, deen ideal fir d'Hierstellung vu mëttelgrousse Charge mat héichwäertegen Emulsiounen ass.

Brennstoffmëschung mat Ultraschall

D’Ultraschallemulgéierungstechnologie gëtt agesat, fir stabil Ethanol-an-Decan-, Ethanol-an-Diesel- oder Diesel–Biodiesel–Ethanol/Bioethanol-Mëschungen hierzestellen. Esou Mëschunge sinn en ideale Basiskraaftstoff, deen an engem zweete Schrëtt verbessert ka ginn, andeems Nanopartikelen am Kraaftstoff dispergéiert ginn.

Hielscher Ultrasonics liwwert leeschtungsstaark Homogenisateure fir d'Produktioun vun Emulsiounsdreifstoffer (Klickt fir ze vergréisseren!)

Hierstellung vun Emulsiounskraaftstoffer mat Ultraschall

Industriell Ultraschallapparater fir Nanokraaftstoffer ze dispergéieren an ze emulgéieren

Hielscher Ultraschallapparater kombinéieren eng effikass Deagglomeratioun vun Nanopartikele mat enger präziser Prozesssteierung fir d’Entwécklung an d’Produktioun vun Nanokraaftstoffer. Intensiv Ultraschallkavitatioun hëlleft, Partikelusammlungen opzebriechen an Zousazstoffer wéi Metalloxiden a Kuelestoffnanoréiercher am ganzen Diesel, Biodiesel a Kraaftstoffmëschungen ze verdeelen. Eng astellbar Amplitud an d’Iwwerwaachung vum Energieantrag a vun der Temperatur ënnerstëtzen eng reproduzéierbar Veraarbechtung an d’Optimiséierung vun der Formuléierung. Mat Laborapparater an industrielle Systemer, déi fir de Chargëbetrib oder de kontinuéierlechen Duerchflossbetrib konfiguréiert sinn, bitt Hielscher e praktesche Wee vun den éischte Versich bis zu méi grousse Produktiounsvolumenen. Déi automatesch Opzeechnung vu Prozessdate bei den digitalen industrielle Modeller hëlleft den Ekippen, erfollegräich Bedéngungen ze dokumentéieren an eng gläichméisseg Veraarbechtung bäizebehalen, wann den Duerchsaz eropgeet.

Moossstabsvergréisserung an zouverlässeg Produktioun

Soubal d’Formuléierung hir Qualitéitsziler erfëllt, bitt d’Ultraschallbehandlung am Duerchfloss e Wee zu méi grousse Produktiounsvolumenen. De Kraaftstoff leeft ënner kontrolléierte Betribsbedéngungen duerch eng Ultraschallbehandlungszon, woubäi jee nom erfuerderleche Resultat eng Veraarbechtung an engem eenzegen Duerchlaf oder mat Rezirkulatioun gewielt gëtt. Fir d’Auswiel vun der Ausrüstung gitt wgl. de Basiskraaftstoff, d’Aart an d’Konzentratioun vum Zousazstoff, déi ugestrieft Dispersiounsqualitéit, den erfuerderlechen Duerchsaz an d’Betribstemperatur un. Dës Detailer erlaben Hielscher, e Prozessor, eng Sonotrod an eng Duerchflosszellkonfiguratioun fir Prozessversich an déi uschléissend Moossstabsvergréisserung ze recommandéieren.
Hielscher bitt käschteneffizient, héichrobust Ultraschallprozessoren mat engem klenge Plazbedarf fir d’Installatioun an Anlage mat limitéierter Plaz an usprochsvollen Ëmfeld.

Déi folgend Tabell gëtt Iech en Unhaltspunkt fir déi ongeféier Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschallapparater:

Chargëvolumen	Duerchflossquantitéit	Recommandéierten Ultraschallapparat
10 bis 2000mL	20 bis 400mL/min	UP400St
0,1 bis 20L	0,2 bis 4L/min	UIP2000hdT
10 bis 100L	2 bis 10L/min	UIP4000hdT
n.a.	10 bis 100L/min	UIP16000hdT
n.a.	méi grouss	Grupp vun UIP16000hdT

Ultraschall-Duerchflossreakter FC100L1K-1S mat MultiPhaseCavitator InsertMPC48

MultiPhaseCavitator – Duerchflosszellasaz fir iwwerleeën Nanoemulsiounen

Heefeg gestallte Froen iwwer d’Produktioun vun Nanokraaftstoffer mat Ultraschall

Wat sinn Nanokraaftstoffer

Nanokraaftstoffer bezeechnen eng Mëschung aus Kraaftstoff an Nanopartikelen. Duerch d’Dispergéiere vun nanoenergetesche Partikelen am Kraaftstoff ginn déi physikalesch-cheemesch Eegenschafte vum Kraaftstoff duerch hir Funktionalitéit, hir Dispersiounsstruktur an dat komplext Zesummespill vu Wärmetransport, Flëssegkeetsstréimung a Partikelinteraktioune verännert. Wéinst der heterogener Zesummesetzung ginn d’Eegenschafte vum Nanokraaftstoff duerch d’Aart vum Basiskraaftstoff souwéi duerch d’Zesummesetzung, d’Gréisst, d’Form, d’Konzentratioun an déi physikalesch a cheemesch Eegenschafte vun den Nanopartikele bestëmmt. D’Eegenschafte vum Nanokraaftstoff kënne sech däitlech vun den Eegenschafte vum Basiskraaftstoff ënnerscheeden.

Wéi gëtt Diesel als Kraaftstoff benotzt?

Diesel ass e flëssege Kraaftstoff, deen an Dieselmotoren verbrannt gëtt. An Dieselmotoren gëtt de Kraaftstoff ouni Fonken entzündegt, andeems d’ugesaugte Loftmëschung kompriméiert an duerno den Dieselkraaftstoff agesprëtzt gëtt.
Konventionellen Dieselkraaftstoff ass e spezifescht Fraktiounsdestillat vun Heizueleg aus Pëtrol. An engem méi breede Sënn bezeechent de Begrëff Diesel och Kraaftstoffer, déi net aus Pëtrol gewonne ginn, z. B. Biodiesel, Biomass-zu-Flëssegkeet-Diesel (BTL), Gas-zu-Flëssegkeet-Diesel (GTL) oder Kuel-zu-Flëssegkeet-Diesel (CTL). BTL, GTL an CTL si sougenannt syntheetesch Dieselkraaftstoffer, déi aus all kuelestoffhaltegem Material (z. B. Biomass, Biogas, Äerdgas, Kuel asw.) gewonne kënne ginn. Nodeems d’Rohmaterial zu Synthesegas vergast an dëse gereinegt gouf, gëtt et iwwer d’Fischer–Tropsch-Reaktioun a syntheeteschen Diesel ëmgewandelt. Diesel mat extrem nidderegem Schwiefelgehalt (ULSD) ass e Standard fir Dieselkraaftstoff mat engem däitlech reduzéierte Schwiefelgehalt.

Wat ass Biodiesel?

Biodiesel ass en erneierbare Brennstoff, deen aus planzlechen Ueleger, Déierefetter oder recycléierte Fetter hiergestallt gëtt. Biodiesel ka fir de Betrib vun Dieselfierer a Generatore benotzt ginn. Seng physikalesch Eegenschafte sinn änlech wéi déi vu Pëtrolsdiesel, obwuel e méi propper verbrennt. Biodiesel reduzéiert d’Emissioune vun onverbrennte Kuelewaasserstoffer (UHC), Kuelendioxid (CO2), Kuelemonoxid (CO), Schwiefeloxiden a Rouschtpartikelen – am Verglach mat den Emissiounen, déi beim Verbrenne vu konventionellem Diesel entstinn. D’Emissioun vu Stéckstoffoxiden (NOx) ka bei Biodiesel méi héich sinn (am Verglach mat Diesel). Dëst kann awer reduzéiert ginn, andeems den Zäitpunkt vun der Brennstoffasprëtzung optiméiert gëtt.
D’Produktioun vu Biodiesel gëtt duerch Ultraschall-Ëmesterung staark verbessert. Klickt hei, fir méi iwwer d’Produktioun vu Biodiesel mat Ultraschall gewuer ze ginn!

Kann Ethanol als Brennstoff benotzt ginn?

Jo, Ethanol – Ethylalkohol (C₂H₅OH) – kann als Brennstoff benotzt ginn. Ethanolbrennstoffer gi meeschtens als Motorbrennstoffer benotzt – haaptsächlech als Biobrennstoffzousaz am Bensinn. Haut kënnen Autoe mat 100% Ethanolbrennstoff oder mat sougenannte Flex-Fuels bedriwwe ginn, déi eng Mëschung aus Ethanol a Bensinn sinn. Ethanol gëtt normalerweis duerch d’Fermentatioun vu Biomass, z. B. Mais oder Zockerrouer, hiergestallt. Well Ethanolbrennstoff aus erneierbarer, nohalteger Biomass gewonne gëtt, gëtt en dacks Bioethanol genannt. Héichleeschtungsultraschall kann d’Produktioun vu Bioethanol wesentlech verbesseren. Klickt hei, fir méi iwwer d’Produktioun vu Bioethanol mat Ultraschall gewuer ze ginn!
Ethanol ass de sauerstoffhaltegen Zousaz am E-Diesel. De gréissten Nodeel vum E-Diesel ass, datt Ethanol an Diesel iwwer e breeden Temperaturberäich net matenee mëschbar sinn. Biodiesel kann awer erfollegräich als amphiphilt Tensid benotzt ginn, fir Ethanol an Diesel ze stabiliséieren. Ethanol−Biodiesel−Diesel-Brennstoff (EB-Diesel) ka mat Ultraschall zu enger Mikro- oder Nanoemulsioun gemëscht ginn, sou datt den EB-Diesel stabil ass – souguer bei Temperaturen ënner null – a besser Brennstoffeegenschafte wéi normale Diesel bitt.

Wéi funktionéiert d’Dispergéierung mat Ultraschall bei der Produktioun vun Nanobrennstoffer?

D’Dispergéierung mat Ultraschall benotzt akustesch Kavitatioun, fir Partikelagglomerater am Brennstoff opzebriechen. Mikroskopesch Bléiser bilden sech a kollabéieren, wouduerch lokal Schéierkräften a Flëssegkeetsstralen entstinn, déi zesummegeballte Partikele vunenee trennen. Dëse Prozess hëlleft, Nanozousätz an der ganzer Flëssegkeet ze verdeelen, an ënnerstëtzt eng reproduzéierbar Entwécklung vu Formuléierungen.

Wéi eng Nanopartikele kënne mat Ultraschall a Brennstoffer dispergéiert ginn?

Zu de Materialien, déi a Brennstoffformuléierungen ënnersicht goufen, gehéiere Ceroxid (CeO₂), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Titandioxid (TiO₂), Zénkoxid (ZnO) a Kuelestoffnanoréier (CNTs). De passenden Zousaz hänkt vum Basisbrennstoff a vum ugestriefte Leeschtungszil of. All Kombinatioun erfuerdert Tester, fir gëeegent Konzentratiounen, Veraarbechtungsbedéngungen a Stabilitéit ze bestëmmen.

Wat ass den Ënnerscheed tëscht enger Nanobrennstoffdispersioun an enger Brennstoffnanoemulsioun?

Eng Nanopartikeldispersioun enthält fest Partikelen, déi an engem flëssege Brennstoff verdeelt sinn. Eng Brennstoffnanoemulsioun enthält ganz kleng Drëpse vun enger Flëssegkeet, déi an enger anerer dispergéiert sinn, wéi zum Beispill Waasserdrëpsen an Diesel. Ultraschall ka béid Prozesser ënnerstëtzen. Bei Formuléierungen, déi Nanopartikelen an dispergéiert Flëssegkeetsdrëpsen enthalen, musse souwuel d’Partikelstabilitéit wéi och d’Emulsiounsstabilitéit bewäert ginn.

Verhënnert d’Dispergéierung mat Ultraschall, datt sech Nanopartikelen ofsetzen?

Eng Ultraschallbehandlung kann d’Agglomeratioun reduzéieren an déi ufänglech Verdeelung vun de Partikele verbesseren, mee eng dauerhaft Stabilitéit hänkt och vun der Formuléierung of. D’Partikeleegenschaften, d’Konzentratioun vum Zousaz, d’Zesummesetzung vum Brennstoff a kompatibel Dispergéiermëttele beaflossen, ob d’Partikelen a Suspensioun bleiwen. Lagerungstester solle feststellen, wéi laang de fäerdegen Nanobrennstoff ënner de virgesinne Bedéngungen eng akzeptabel Verdeelung bäibehält.

Wéi eng Parametere vun der Ultraschallveraarbechtung sinn am wichtegsten?

Zu de wichtege Parametere gehéieren d’Amplitud, den Energieantrag, d’Behandlungsdauer an d’Temperatur. Bei der Duerchflossveraarbechtung sinn och d’Duerchflossrate an de Reakterdrock vu Bedeitung. Dës Astellunge sollten zesumme mat der Formuléierung evaluéiert ginn. D’Dokumentatioun vun de Bedéngungen, déi déi gewënschten Dispersioun erginn, hëlleft, eng widderhuelbar Veraarbechtung opzebauen, an ënnerstëtzt déi spéider Erhéijung vum Produktiounsmoossstaf.

Kann d’Produktioun vun Nanodreifstoffer mat Ultraschall vum Labo op eng kontinuéierlech Veraarbechtung iwwerdroe ginn?

Jo. A Laboversich kënnen d’Formuléierung an d’Veraarbechtungsbedéngunge festgeluecht ginn, ier se an enger Ultraschall-Duerchflosszell evaluéiert ginn. Am kontinuéierleche Betrib fléisst den Dreifstoff duerch eng kontrolléiert Behandlungszon. Bei der Erhéijung vum Produktiounsmoossstaf soll bestätegt ginn, datt de gréissere System déi erfuerderlech Dispersiounsqualitéit a Stabilitéit beim virgesinnen Duerchsaz erreecht.

Wéi wielen ech en Hielscher Ultraschalldispergator fir Nanodreifstoffer aus?

Fänkt mam Basisdreifstoff, der Zort an der Konzentratioun vun den Nanopartikelen, dem erfuerderleche Chargevolumen oder der Duerchflossrate an der ugestriefter Dispersiounsqualitéit un. Gitt och d’Betribstemperatur an déi virgesinne Lagerdauer un. Dës Detailer hëllefen eis, den idealen Ultraschallapparat, déi ideal Sonotrod an déi ideal Konfiguratioun vun der Duerchflosszell fir Uwendungsversich an d’Produktiounsplanung ze recommandéieren.

Literatur / Referenzen

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.