Nano-combustibili superiori prin dispersie cu ultrasunete
- Dispersia cu ultrasunete este utilizat pentru a produce nanocombustibili sau diesohol, un amestec de combustibil de etanol și motorină, care este îmbunătățit prin adăugarea de CNT sau nanoparticule.
- Puterea cu ultrasunete produce super-fine, emulsii nano-combustibil și dispersii.
- Ultrasonically dispersate nanoparticule în combustibili îmbunătăți performanța combustibilului și caracteristicile de emisie.
- Dispersoare inline cu ultrasunete sunt disponibile la scară industrială pentru producția de nano-combustibili.
Nanocombustibili
Nanocombustibilii constau într-un amestec de combustibil de bază (de exemplu, motorină, biomotorină, amestecuri de combustibili) și nanoparticule. Aceste nanoparticule acționează ca nanocatalizatori hibrizi, care oferă o suprafață reactivă mare. Dispersia cu ultrasunete a rezultatelor nano-aditiv îmbunătățește substanțial performanța combustibilului, ar fi întârzierea redusă a aprinderii, susținerea mai lungă a flăcării și aprinderea aglomeratului, precum și reduceri globale semnificative ale emisiilor.
Amestecurile de combustibil și particule de dimensiuni nano excelează combustibilul lichid pur în ceea ce privește performanța combustibilului prin densitate energetică mai mare, aprindere mai rapidă și mai ușoară, efect catalitic îmbunătățit, emisii reduse, o rată de evaporare și ardere mai rapidă și o eficiență îmbunătățită a arderii.
Dispersia cu ultrasunete a nanoparticulelor în combustibil
Pentru a evita depunerea nanoparticulelor în rezervorul de combustibil, particulele trebuie dispersate sofistic. Procesoarele cu ultrasunete sunt dispersoare puternice și fiabile, care sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor de a amesteca, deaglomera și chiar măcina nanoparticule, astfel încât să se obțină o dispersie stabilă cu dimensiunea dorită a particulelor.
Hielscher dispersoare cu ultrasunete sunt instrumente dovedite pentru a dispersa nanotuburi și particule în combustibili.
Lista de mai jos vă oferă o imagine de ansamblu asupra nanomaterialelor dispersate în combustibili deja testate:
- CNT-uri – Nanotuburi de carbon
- Ag – Argint
- Al – aluminiu
- Al2O3 – oxid de aluminiu
- AlCuOx – oxizi de cupru de aluminiu
- b – bor
- Ca – calciu
- CaCO3 – carbonat de calciu
- f – fier
- Cu – Cupru
- CuO – oxid de cupru
- Ce – ceriu
- Ceo2 – oxid de ceriu
- (CeO2)· (ZrO2) – oxid de zirconiu de ceriu
- CO – cobalt
- Mg – magneziu
- Mn – mangan
- TiO2 – dioxid de titan
- ZnO – oxid de zinc
7kW sistem de curgere cu ultrasunete
Oxidul de ceriu mono-dispersat nano-scalat, ultrasonically oferă o activitate catalitică ridicată datorită raportului ridicat suprafață-volum, ceea ce duce la îmbunătățirea eficienței combustibilului și la reducerea emisiilor.
Nanoemulsii cu ultrasunete
Tehnologia de emulsionare cu ultrasunete este utilizată pentru a produce amestecuri stabile etanol-în-decan, etanol-în-motorină sau diesel-biodiesel-etanol / bioetanol. Astfel de amestecuri sunt un combustibil de bază ideal, care poate fi îmbunătățit într-o a doua etapă prin dispersarea nanoparticulelor în combustibil.
Nano-emulsionarea cu ultrasunete este, de asemenea, utilizat cu succes pentru a produce aqua-combustibili.
Click aici pentru a afla mai multe despre aqua-combustibili preparate ultrasonically!
Producția cu ultrasunete de combustibili de emulsie
Sisteme industriale cu ultrasunete
Generarea de emulsii și dispersii stabile necesită ultrasunete de putere și amplitudini mari. Hielscher Ultrasonics’ Procesoarele industriale cu ultrasunete pot furniza amplitudini foarte mari, ceea ce este important pentru a produce emulsii și dispersii de dimensiuni nano. Prin urmare, ultrasonicators noastre industriale pot fi rulate cu ușurință la amplitudini de până la 200μm în funcționare 24/7 în condiții grele. Pentru amplitudini chiar mai mari, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile.
Hielscher oferă procesoare cu ultrasunete rentabile, extrem de robuste, cu o amprentă mică pentru instalarea în plante cu spațiu limitat și medii solicitante.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:
| Volumul lotului | Debitul | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 10 până la 2000 ml | 20 până la 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 până la 20L | 00.2 până la 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000 |
| n.a. | 10 până la 100L / min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | grup de UIP16000 |
InsertMPC48 – Soluția Hielscher pentru nano-emulsii superioare
Literatură / Referințe
- 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.
Fapte care merită știute
Nanocombustibili
Nanocombustibilii se referă la un amestec de combustibil și nanoparticule. Prin dispersarea particulelor nanoenergetice în combustibil, proprietățile fizico-chimice ale combustibilului sunt modificate de funcționalitatea lor, structura lor dispersivă și interacțiunea complexă a transferului de căldură, a fluxului de fluid și a interacțiunilor particulelor. Datorită compoziției eterogene, caracteristicile nanocombustibilului sunt determinate de tipul combustibilului de bază, precum și de compoziția, dimensiunea, forma, concentrația și proprietățile fizice și chimice ale nanoparticulelor. Caracteristicile nanocombustibilului pot diferi semnificativ de caracteristicile combustibilului de bază.
motorină
Motorina este combustibil lichid care este ars în motoarele diesel. În motoarele diesel, combustibilul este aprins fără scânteie, ci prin comprimarea amestecului de aer de admisie și apoi injectarea motorinei.
Motorina convențională este un distilat fracționat specific de păcură petrolieră. Într-un sens mai larg, termenul motorină se referă la combustibili care nu sunt derivați din petrol, de exemplu biodiesel, biomasă-calamar (BTL), gaz-lichid (GTL) sau motorină cărbune-lichid (CTL). BTL, GTL și CTL sunt așa-numiții combustibili diesel sintetici, care pot fi derivați din orice material carbonic (de exemplu, biomasă, biogaz, gaz natural, cărbune etc.). După gazeificarea materiei prime în gaz de sinteză urmată de purificare, aceasta este transformată prin reacția Fischer-Tropsch în motorină sintetică. Motorina cu conținut ultra-scăzut de sulf (ULSD) este un standard pentru motorina care conține un conținut de sulf semnificativ redus.
Biomotorină
Biodieselul este un combustibil regenerabil, care este produs din uleiuri vegetale, grăsimi animale, sau unsori reciclate. Biodieselul poate fi folosit pentru a rula în vehicule diesel și generatoare. Proprietățile sale fizice sunt similare cu cele ale motorinei petroliere, deși arde mai curat. Biodieselul reduce emisiile de hidrocarburi nearse (UHC), dioxid de carbon (CO2), monoxid de carbon (CO), oxizi de sulf și particule de funingine – în comparație cu emisiile produse prin arderea motorinei convenționale. Emisiile de oxizi de azot (NOx) pot fi mai mari pentru biodiesel (în comparație cu motorina). Cu toate acestea, acest lucru poate fi redus prin optimizarea sincronizării injecției de combustibil.
Producția de biodiesel este mult îmbunătățită prin transesterificarea cu ultrasunete. Click aici pentru a afla mai multe despre producția de biodiesel cu ultrasunete!
etanol
Combustibilul etanolic este alcool etilic (C2H5OH) utilizat drept combustibil. Combustibilii pe bază de etanol sunt utilizați în cea mai mare parte drept carburanți – în principal ca aditiv pentru biocombustibil în benzină. Astăzi, automobilele pot fi rulate folosind combustibil etanol 100% sau folosind așa-numitele combustibili flexibili, care sunt un amestec de etanol și benzină. Acesta este produs în mod obișnuit printr-un proces de fermentare a biomasei, de exemplu porumb sau trestie de zahăr. Deoarece combustibilul pe bază de etanol este derivat din biomasă regenerabilă și durabilă, acesta este adesea numit bioetanol. Puterea ultrasunetelor poate îmbunătăți substanțial producția de bioetanol. Click aici pentru a afla mai multe despre producția de bioetanol cu ultrasunete!
Etanolul este oxigenatul din E-diesel. Dezavantajul major al E-diesel este imiscibilitatea etanolului din motorină într-o gamă largă de temperaturi. Cu toate acestea, biodieselul poate fi utilizat cu succes ca agent tensioactiv amfifil pentru stabilizarea etanolului și motorinei. Etanol-biodiesel-diesel (EB-diesel) combustibil poate fi amestecat ultrasonically la un micro- sau nano-emulsie, astfel încât EB-diesel este stabil – chiar și la temperaturi sub zero grade și oferă proprietăți superioare combustibilului față de motorina obișnuită.