Vynikajúce nanopalivá vďaka ultrazvukovej disperzii
- Ultrazvuková disperzia sa používa na výrobu nanopalív alebo diesoholu, palivovej zmesi etanolu a nafty, ktorá sa zlepšuje pridaním CNT alebo nanočastíc.
- Výkonové ultrazvuky produkujú superjemné, nanopalivové emulzie a disperzie.
- Ultrazvukovo rozptýlené nanočastice v palivách zlepšujú palivový výkon a emisné charakteristiky.
- Ultrazvukové inline dispergátory sú k dispozícii v priemyselnom meradle na výrobu nanopalív.
Nanopalivá
Nanopalivá pozostávajú zo zmesi základného paliva (napr. nafta, bionafta, palivové zmesi) a nanočastíc. Tieto nanočastice pôsobia ako hybridné nanokatalyzátory, ktoré ponúkajú veľkú reaktívnu povrchovú plochu. Ultrazvuková disperzia nanoaditíva má za následok podstatné zlepšenie palivového výkonu, ako je znížené oneskorenie zapaľovania, dlhšia životnosť plameňa a aglomerátové zapaľovanie, ako aj výrazné celkové zníženie emisií.
Zmesi paliva a častíc nanoveľkosti vynikajú čisté kvapalné palivo, pokiaľ ide o výkon paliva, vyššou hustotou energie, rýchlejším a ľahším zapaľovaním, zvýšeným katalytickým účinkom, zníženými emisiami, rýchlejším odparovaním a rýchlosťou horenia a zlepšenou účinnosťou spaľovania.
Ultrazvuková disperzia nanočastíc v palive
Aby sa zabránilo usadzovaniu nanočastíc v palivovej nádrži, musia byť častice sofistikované rozptýlené. Ultrazvukové procesory sú výkonné a spoľahlivé dispergátory, ktoré sú známe svojou schopnosťou miešať, deaglomerovať a dokonca mletie nanočastíc tak, aby sa získala stabilná disperzia s požadovanou veľkosťou častíc.
Ultrazvukové dispergátory spoločnosti Hielscher sú osvedčenými nástrojmi na rozptýlenie nanotrubíc a častíc na palivá.
Nižšie uvedený zoznam poskytuje prehľad o už testovaných nanomateriáloch rozptýlených v palivách:
- CNT – Uhlíkové nanotrubice
- Ag – Striebro
- Al – hliník
- Al2O3 – oxid hlinitý
- AlCuOx – Oxidy medi hlinitej
- b – bór
- Ca – vápnik
- CaCO3 – uhličitan vápenatý
- Fe – železo
- Cu – Meď
- CuO – oxid meďnatý
- Ce – cér
- Ceo2 – oxid céru
- (Generálny riaditeľ2)· (ZrO2) – oxid céru zirkoničitého
- CO – kobalt
- Mg – horčík
- Mn – mangán
- TiO2 – oxid titaničitý
- ZnO – Zinočnatého
7kW ultrazvukový prietokový systém
Ultrazvukovo monodispergovaný oxid céru v nanomeradle ponúka vysokú katalytickú aktivitu vďaka vysokému pomeru povrchu k objemu, čo vedie k lepšej spotrebe paliva a zníženiu emisií.
Ultrazvukové nanoemulzie
Ultrazvuková emulgačná technológia sa používa na výrobu stabilných zmesí etanol-in-dekán, etanol-v nafte alebo zmesí nafta-bionafta-etanol/bioetanol/bioetanol. Takéto zmesi sú ideálnym základným palivom, ktoré je možné v druhom kroku vylepšiť rozptýlením nanočastíc do paliva.
Ultrazvuková nanoemulzifikácia sa úspešne používa aj na výrobu vodných palív.
Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukom pripravených vodných palivách!
Ultrazvuková výroba emulzných palív
Priemyselné ultrazvukové systémy
Vytváranie stabilných emulzií a disperzií vyžaduje výkon, ultrazvuk a vysoké amplitúdy. Hielscher Ultrasonics’ Priemyselné ultrazvukové procesory môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy, čo je dôležité na výrobu emulzií a disperzií nanoveľkosti. Preto je možné naše priemyselné ultrazvukové prístroje ľahko prevádzkovať amplitúdy až 200 μm v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni v náročných podmienkach. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy.
Spoločnosť Hielscher ponúka nákladovo efektívne, vysoko robustné ultrazvukové procesory s malými rozmermi pre inštaláciu v závodoch s obmedzeným priestorom a náročným prostredím.
Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20 l | 00,2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000 |
| N.A. | 10 až 100 l/min | UIP16000 |
| N.A. | väčší | Zhluk UIP16000 |
VložiťMPC48 – Riešenie spoločnosti Hielscher pre vynikajúce nanoemulzie
Literatúra / Referencie
- 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.
Fakty, ktoré stoja za to vedieť
Nanopalivá
Nanopalivá označujú zmes paliva a nanočastíc. Dispergovaním nanoenergetických častíc do paliva sa fyzikálno-chemické vlastnosti paliva menia ich funkčnosťou, disperznou štruktúrou a zložitou súhrou prenosu tepla, prúdenia tekutín a interakcií častíc. Vzhľadom na heterogénne zloženie sú vlastnosti nanopalív určené typom základného paliva, ako aj zložením, veľkosťou, tvarom, koncentráciou a fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami nanočastíc. Vlastnosti nanopalív sa môžu výrazne líšiť od charakteristík základného paliva.
dieselový
Nafta je kvapalné palivo, ktoré sa spaľuje v dieselových motoroch. V dieselových motoroch sa palivo zapaľuje bez iskry, ale stlačením zmesi nasávaného vzduchu a následným vstrekovaním motorovej nafty.
Konvenčná motorová nafta je špecifický frakčný destilát ropného vykurovacieho oleja. V širšom zmysle sa pojem nafta vzťahuje na palivá, ktoré nezískavajú ropu, napr. bionafta, nafta z biomasy na iquid (BTL), plyn na kvapalinu (GTL) alebo nafta z uhlia na kvapalinu (CTL). BTL, GTL a CTL sú takzvané syntetické motorové nafty, ktoré môžu byť odvodené z akéhokoľvek uhlíkatého materiálu (napr. biomasa, bioplyn, zemný plyn, uhlie atď.). Po splyňovaní suroviny na syntézny plyn s následným čistením sa Fischer-Tropschova reakcia premieňa na syntetickú naftu. Nafta s ultra nízkym obsahom síry (ULSD) je štandardom pre motorovú naftu, ktorá obsahuje výrazne znížený obsah síry.
Bionafta
Bionafta je obnoviteľné palivo, ktoré sa vyrába z rastlinných olejov, živočíšnych tukov alebo recyklovaných tukov. Bionaftu je možné použiť na prevádzku v dieselových vozidlách a generátoroch. Jeho fyzikálne vlastnosti sú podobné ako u ropnej nafty, aj keď horí čistejšie. Bionafta znižuje emisie nespálených uhľovodíkov (UHC), oxidu uhličitého (CO2), oxidu uhoľnatého (CO), oxidov síry a častíc sadzí – v porovnaní s emisiami vznikajúcimi pri spaľovaní konvenčnej nafty. Emisie oxidov dusíka (NOx) môžu byť v prípade bionafty vyššie (v porovnaní s naftou). To sa však dá znížiť optimalizáciou načasovania vstrekovania paliva.
Výroba bionafty sa výrazne zlepšuje ultrazvukovou transesterifikáciou. Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej výrobe bionafty!
etanol
Etanolové palivo je etylalkohol (C2H5OH) použité ako palivo. Etanolové palivá sa väčšinou používajú ako motorové palivá – hlavne ako prísada do biopalív v benzíne. Dnes môžu byť automobily prevádzkované na 100% etanolové palivo alebo na takzvané flex-palivá, ktoré sú zmesou etanolu a benzínu. Bežne sa vyrába fermentačným procesom biomasy, napr. kukurice alebo cukrovej trstiny. Keďže etanolové palivo sa získava z obnoviteľnej, udržateľnej biomasy, často sa nazýva bioetanol. Výkonový ultrazvuk môže podstatne zlepšiť produkciu bioetanolu. Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej výrobe bioetanolu!
Etanol je okysličený obsah v E-nafte. Hlavnou nevýhodou E-nafty je nemiešateľnosť etanolu v nafte v širokom rozsahu teplôt. Bionaftu však možno úspešne použiť ako amfifilnú povrchovo aktívnu látku na stabilizáciu etanolu a nafty. Etanol-bionafta-nafta (EB-nafta) palivo sa môže ultrazvukovo zmiešať s mikro- alebo nanoemulziou, takže EB-nafta je stabilná – dokonca aj pri teplotách pod bodom mrazu a ponúka vynikajúce palivové vlastnosti ako bežná nafta.