Nanocombustíveis superiores por dispersão ultrassônica
- A dispersão ultrassônica é usada para produzir nanocombustíveis ou diesohol, uma mistura de combustível de etanol e diesel, que é melhorada pela adição de CNTs ou nanopartículas.
- O ultrassom de potência produz emulsões e dispersões superfinas de nanocombustíveis.
- Nanopartículas dispersas por ultrassom em combustíveis melhoram o desempenho do combustível e as características de emissão.
- Os dispersores ultrassônicos em linha estão disponíveis em escala industrial para a produção de nanocombustíveis.
Nanocombustíveis
Os nanocombustíveis consistem numa mistura de um combustível de base (por exemplo, gasóleo, biodiesel, misturas de combustíveis) e nanopartículas. Essas nanopartículas atuam como nanocatalisadores híbridos, que oferecem uma grande área de superfície reativa. A dispersão ultrassônica do nanoaditivo resulta em melhorias substanciais no desempenho do combustível, como atraso de ignição reduzido, maior sustentação da chama e ignição do aglomerado, bem como reduções gerais significativas na emissão.
As misturas de partículas de combustível de tamanho nanométrico superam o combustível líquido puro em relação ao desempenho do combustível por maior densidade de energia, ignição mais rápida e fácil, efeito catalítico aprimorado, emissão reduzida, evaporação e taxa de queima mais rápidas e eficiência de combustão aprimorada.
Dispersão ultrassônica de nanopartículas em combustível
Para evitar a sedimentação de nanopartículas no tanque de combustível, as partículas devem ser dispersas sofisticamente. Os processadores ultrassônicos são dispersores poderosos e confiáveis, conhecidos por sua capacidade de misturar, desaglomerar e até moer nanopartículas para obter uma dispersão estável com o tamanho de partícula desejado.
Os dispersores ultrassônicos da Hielscher são ferramentas comprovadas para dispersar nanotubos e partículas em combustíveis.
A lista abaixo fornece uma visão geral dos nanomateriais já testados dispersos em combustíveis:
- CNTs – Nanotubos de carbono
- Ag – Prata
- Al – alumínio
- Al2O3 – alumina
- AlCuOx – óxidos de cobre de alumínio
- b – boro
- Ca – cálcio
- CaCO3 – carbonato de cálcio
- Fe – ferro
- Cu – Cobre
- CuO – de óxido de cobre
- Ce – cério
- CEO2 – óxido de cério
- (Diretor Executivo2)· (ZrO2) – óxido de cério e zircônio
- CO – cobalto
- Mg – magnésio
- Mn – manganésio
- TiO2 – dióxido de titânio
- ZnO – de óxido de zinco
Sistema de fluxo ultrassônico de 7kW
O óxido de cério monodisperso em escala nanométrica e ultrassônico oferece alta atividade catalítica devido à sua alta relação superfície-volume, levando a uma maior eficiência de combustível e emissões reduzidas.
Nanoemulsões ultrassônicas
A tecnologia de emulsificação ultrassônica é usada para produzir misturas estáveis de etanol em decano, etanol em diesel ou diesel-biodiesel-etanol/bioetanol. Essas misturas são um combustível base ideal, que pode ser melhorado em uma segunda etapa pela dispersão de nanopartículas no combustível.
A nanoemulsificação ultrassônica também é usada com sucesso para produzir combustíveis aquáticos.
Clique aqui para saber mais sobre os combustíveis aquáticos preparados por ultrassom!
Produção ultrassônica de combustíveis de emulsão
Sistemas ultrassônicos industriais
A geração de emulsões e dispersões estáveis requer ultrassom potente e altas amplitudes. Ultrassom de Hielscher’ Os processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas, o que é importante para produzir emulsões e dispersões de tamanho nanométrico. Portanto, nossos ultrassônicos industriais podem ser facilmente executados em Amplitudes de até 200μm em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob condições de serviço pesado. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassônicos personalizados.
A Hielscher oferece processadores ultrassônicos econômicos e altamente robustos com uma pegada pequena para a instalação em plantas com espaço limitado e ambientes exigentes.
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:
| Volume do lote | Vazão | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 10 a 2000mL | 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 a 20L | 0.2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100L | 2 a 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | maior | cluster de UIP16000 |
Pastilha InseridaMPC48 – Solução de Hielscher para nanoemulsões superiores
Literatura / Referências
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Nanocombustíveis
Nanocombustíveis referem-se a uma mistura de combustível e nanopartículas. Pela dispersão de partículas nanoenergéticas no combustível, as propriedades físico-químicas do combustível são alteradas por sua funcionalidade, sua estrutura dispersiva e a complexa interação de transferência de calor, fluxo de fluido e interações de partículas. Devido à composição heterogênea, as características dos nanocombustíveis são determinadas pelo tipo de combustível base, bem como pela composição, tamanho, forma, concentração e propriedades físicas e químicas das nanopartículas. As características do nanocombustível podem diferir significativamente das características do combustível base.
diesel
O diesel é um combustível líquido que é queimado em motores a diesel. Nos motores a diesel, o combustível é inflamado sem qualquer faísca, mas comprimindo a mistura de ar de admissão e, em seguida, injetando o óleo diesel.
O óleo diesel convencional é um destilado fracionado específico de óleo combustível de petróleo. Em um sentido mais amplo, o termo diesel refere-se a combustíveis não derivados de petróleo, por exemplo, biodiesel, biomassa para líquido (BTL), gás para líquido (GTL) ou carvão para líquido (CTL). BTL, GTL e CTL são os chamados combustíveis diesel sintéticos, que podem ser derivados de qualquer material carbonáceo (por exemplo, biomassa, biogás, gás natural, carvão, etc.). Após a gaseificação da matéria-prima em gás de síntese seguida de purificação, ela é convertida via reação de Fischer-Tropsch em diesel sintético. O diesel com teor de enxofre ultrabaixo (ULSD) é um padrão para combustível diesel que contém um teor de enxofre significativamente reduzido.
Biodiesel
O biodiesel é um combustível renovável produzido a partir de óleos vegetais, gorduras animais ou graxas recicladas. O biodiesel pode ser usado para funcionar em veículos a diesel e geradores. Suas propriedades físicas são semelhantes às do diesel de petróleo, embora queime de forma mais limpa. O biodiesel reduz as emissões de hidrocarbonetos não queimados (UHC), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), óxidos de enxofre e partículas de fuligem – quando comparado às emissões produzidas pela queima de diesel convencional. A emissão de óxidos de nitrogênio (NOx) pode ser maior para o biodiesel (em comparação com o diesel). No entanto, isso pode ser reduzido otimizando o tempo de injeção de combustível.
A produção de biodiesel é muito melhorada pela transesterificação ultrassônica. Clique aqui para saber mais sobre a produção ultrassônica de biodiesel!
etanol
O etanol combustível é álcool etílico (C2H5OH) usado como combustível. Os combustíveis etanol são usados principalmente como combustíveis para motores – principalmente como aditivo de biocombustível na gasolina. Hoje, os automóveis podem ser operados com combustível 100% etanol ou usando os chamados flex-fuels, que são uma mistura de etanol e gasolina. É comumente produzido por um processo de fermentação de biomassa, por exemplo, milho ou cana-de-açúcar. Como o etanol combustível é derivado de biomassa renovável e sustentável, ele é frequentemente chamado de bioetanol. O ultrassom de potência pode melhorar substancialmente a produção de bioetanol. Clique aqui para saber mais sobre a produção de bioetanol ultrassônico!
O etanol é o oxigenado do E-diesel. A principal desvantagem do E-diesel é a imiscibilidade do etanol no diesel em uma ampla faixa de temperaturas. No entanto, o biodiesel pode ser usado com sucesso como surfactante anfifílico para estabilizar o etanol e o diesel. O combustível etanol-biodiesel-diesel (EB-diesel) pode ser misturado por ultrassom a uma micro ou nano-emulsão para que o EB-diesel seja estável – mesmo em temperaturas abaixo de zero e oferece propriedades de combustível superiores ao combustível diesel comum.