Nanokarburante superiore përmes dispersimit me ultratinguj
Zhvillimi i nanokarburanteve fillon me dispersim efektiv. Nanogrimcat e shtuara në naftë, bionaftë ose përzierje karburantesh mund të ndikojnë në djegie, por efektshmëria e tyre varet nga sa mirë shpërndahen në të gjithë lëngun. Aglomerimi dhe sedimentimi e bëjnë më të vështirë ruajtjen e një përqendrimi të qëndrueshëm të aditivit dhe marrjen e rezultateve të riprodhueshme. Dispersimi me ultratinguj e trajton këtë sfidë duke shpërbërë grumbullimet e grimcave dhe duke shpërndarë nanoaditivët në të gjithë karburantin.
Nanokarburantet
Nanokarburantet përbëhen nga një përzierje e një karburanti bazë (p.sh. naftë, bionaftë, përzierje karburantesh) dhe nanogrimcash. Këto nanogrimca veprojnë si nanokatalizatorë hibridë, të cilët ofrojnë një sipërfaqe të madhe reaktive. Dispersimi i nanoaditivit me ultratinguj sjell përmirësime të konsiderueshme të performancës së karburantit, si zvogëlimi i vonesës së ndezjes, ruajtja më e gjatë e flakës dhe ndezja e aglomerateve, si dhe ulje të konsiderueshme të përgjithshme të emetimeve.
Përzierjet e karburantit me grimca me përmasa nanometrike e tejkalojnë karburantin e lëngshëm të pastër për sa i përket performancës, falë dendësisë më të lartë të energjisë, ndezjes më të shpejtë dhe më të lehtë, efektit katalitik të përforcuar, emetimeve më të ulëta, shpejtësisë më të lartë të avullimit dhe djegies dhe efikasitetit të përmirësuar të djegies.
Përdorni sonikimin për dispersimin e grimcave në shkallë nanometrike në karburante!
Kontaktoni ekipin tonë për të shqyrtuar dispersimin me ultratinguj për kombinimin tuaj të karburantit dhe nanogrimcave.
Sistem rrjedhjeje me ultratinguj 7kW
Nanokarburantet: Dispersimi i nanogrimcave në karburant me ultratinguj
Për të shmangur sedimentimin e nanogrimcave në rezervuarin e karburantit, grimcat duhet të dispersohen me teknika të sofistikuara. Dispersimi me ultratinguj ndihmon në përfshirjen e nanogrimcave, si oksidi i ceriumit, oksidi i aluminit dhe nanotubat e karbonit, në naftë, bionaftë dhe përzierje karburantesh.
Përmes kavitacionit akustik – formimit dhe kolapsit të flluskave mikroskopike – sonikimi gjeneron forca të forta lokale të prerjes që shpërbëjnë aglomeratet e grimcave dhe shpërndajnë aditivët në të gjithë lëngun. Kjo ekspozon një sipërfaqe më të madhe të grimcave ndaj karburantit përreth, duke mbështetur vlerësimin e përfitimeve katalitike dhe atyre që lidhen me djegien.
Ultratingujt e ushtrojnë veprimin e tyre dispersues drejtpërdrejt në lëng, pa shtuar rruaza bluarjeje, duke eliminuar nevojën për të ndarë më pas mjetet bluarëse. Sonikatorët Hielscher mundësojnë si përgatitjen në tufa, ashtu edhe përpunimin e vazhdueshëm në linjë, duke e bërë teknikën të dobishme nga kërkimi laboratorik deri te prodhimi industrial.
Lista më poshtë ju jep një përmbledhje të nanomaterialeve tashmë të testuara, të dispersuara në karburante:
- CNTs – nanotuba karboni
- Ag – argjend
- Al – alumin
- Al2O3 – oksid alumini
- AlCuOx – okside të aluminit dhe bakrit
- B – bor
- Ca – kalcium
- CaCO3 – karbonat kalciumi
- Fe – hekur
- Cu – bakër
- CuO – oksid bakri
- Ce – cerium
- CeO2 – oksid ceriumi
- (CeO2)·(ZrO2) – oksid i ceriumit dhe zirkonit
- Co – kobalt
- Mg – magnez
- Mn – mangan
- TiO2 – dioksid titani
- ZnO – oksid zinku
Oksidi i ceriumit me përmasa nanometrike, i monodispersuar me ultratinguj, ofron aktivitet të lartë katalitik për shkak të raportit të lartë të sipërfaqes ndaj vëllimit, duke çuar në përmirësimin e efikasitetit të karburantit dhe uljen e emetimeve.
Karburantet me ujë: Karburante emulsion me përmasa nanometrike përmes sonikimit
Karburantet me ujë janë emulsione të ujit në karburant, në të cilat pikëza të imëta uji shpërndahen në të gjithë një fazë të vazhdueshme karburanti, siç është nafta. Sonikatorët Hielscher gjenerojnë kavitacion të fortë akustik që copëton pikat më të mëdha në pika më të vogla, duke mundësuar zhvillimin e emulsioneve me pikëza me përmasa nanometrike në kushte të përshtatshme formulimi dhe përpunimi. Amplituda e rregullueshme e ultratingujve, energjia hyrëse e kontrolluar dhe menaxhimi i temperaturës ndihmojnë në optimizimin e madhësisë së pikëzave dhe riprodhueshmërisë, ndërsa emulsifikuesit e përputhshëm mbështesin qëndrueshmërinë gjatë ruajtjes dhe manipulimit.
Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth karburanteve me ujë të përgatitura me ultratinguj!
Përzierja e karburanteve me ultratinguj
Teknologjia e emulsifikimit me ultratinguj përdoret për të prodhuar përzierje të qëndrueshme etanoli në dekan, etanoli në naftë dizel ose naftë dizel–biodizel–etanol/bioetanol. Përzierje të tilla përbëjnë një karburant bazë ideal, i cili mund të përmirësohet në një hap të dytë duke disperguar nanogrimca në karburant.
Prodhimi i karburanteve në formë emulsioni me ultratinguj
Sonikatorë industrialë për dispergimin dhe emulsifikimin e nanokarburanteve
Sonikatorët Hielscher kombinojnë deaglomerimin efektiv të nanogrimcave me kontrollin e saktë të procesit për zhvillimin dhe prodhimin e nanokarburanteve. Kavitacioni intensiv ultrasonik ndihmon në shpërbërjen e grumbujve të grimcave dhe shpërndarjen e aditivëve, si oksidet metalike dhe nanotubat e karbonit, në të gjithë naftën dizel, biodizelin dhe përzierjet e karburanteve. Amplituda e rregullueshme dhe monitorimi i energjisë së futur dhe i temperaturës mbështesin përpunimin e riprodhueshëm dhe optimizimin e formulimit. Me instrumente laboratorike dhe sisteme industriale të konfiguruara për përpunim me tufa ose me rrjedhje të vazhdueshme, Hielscher ofron një rrugë praktike nga provat fillestare drejt vëllimeve më të mëdha të prodhimit. Regjistrimi automatik i të dhënave të procesit në modelet industriale digjitale i ndihmon ekipet të dokumentojnë kushtet që japin rezultate të suksesshme dhe të ruajnë një përpunim të njëtrajtshëm ndërsa rritet kapaciteti i përpunimit.
Rritja e shkallës dhe prodhimi i besueshëm
Pasi formulimi përmbush objektivat e cilësisë, sonikimi me rrjedhje ofron një rrugë drejt vëllimeve më të mëdha të prodhimit. Karburanti kalon nëpër një zonë trajtimi me ultratinguj në kushte të kontrolluara pune, ndërsa përpunimi me një kalim ose me riqarkullim zgjidhet sipas rezultatit të kërkuar. Për përzgjedhjen e pajisjeve, jepni të dhëna për karburantin bazë, llojin dhe përqendrimin e aditivit, cilësinë e synuar të dispersionit, kapacitetin e kërkuar të përpunimit dhe temperaturën e punës. Këto hollësi i mundësojnë Hielscher të rekomandojë një procesor, një sonotrodë dhe një konfigurim të qelizës së rrjedhjes për provat e procesit dhe rritjen e mëtejshme të shkallës.
Hielscher ofron procesorë ultrasonikë ekonomikë, shumë të qëndrueshëm dhe që zënë pak hapësirë, për instalim në impiante me hapësirë të kufizuar dhe mjedise me kushte të vështira pune.
Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të pajisjeve tona ultrasonike:
| Vëllimi i tufës | Debiti | Sonikatori i rekomanduar |
|---|---|---|
| 10 deri në 2000mL | 20 deri në 400mL/min | UP400St |
| 0,1 deri në 20L | 0,2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100L | 2 deri në 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 deri në 100L/min | UIP16000hdT |
| n.a. | më i madh | grup pajisjesh UIP16000hdT |
MultiPhaseCavitator – Insert për qelizën e rrjedhjes për nanoemulsione superiore
Pyetje të shpeshta rreth prodhimit të nanokarburanteve me ultratinguj
Çfarë janë nanokarburantet
Nanokarburantet janë përzierje karburanti dhe nanogrimcash. Duke disperguar grimca nanoenergjetike në karburant, vetitë fiziko-kimike të karburantit ndryshohen nga funksionaliteti i tyre, struktura e tyre e disperguar dhe ndërveprimi kompleks ndërmjet transferimit të nxehtësisë, rrjedhjes së fluidit dhe ndërveprimeve të grimcave. Për shkak të përbërjes heterogjene, karakteristikat e nanokarburantit përcaktohen nga lloji i karburantit bazë, si dhe nga përbërja, madhësia, forma, përqendrimi dhe vetitë fizike e kimike të nanogrimcave. Karakteristikat e nanokarburantit mund të ndryshojnë ndjeshëm nga karakteristikat e karburantit bazë.
Si përdoret nafta dizel si karburant?
Nafta dizel është një karburant i lëngshëm që digjet në motorët dizel. Në motorët dizel, karburanti ndizet pa asnjë shkëndijë, duke ngjeshur përzierjen e ajrit në hyrje dhe më pas duke injektuar naftën dizel.
Nafta dizel konvencionale është një distilat fraksionar specifik i mazutit të naftës. Në një kuptim më të gjerë, termi dizel u referohet edhe karburanteve që nuk rrjedhin nga nafta, p.sh. biodizelit, dizelit nga biomasa në lëng (BTL), nga gazi në lëng (GTL) ose nga qymyri në lëng (CTL). BTL, GTL dhe CTL janë të ashtuquajturat karburante dizel sintetike, të cilat mund të përftohen nga çdo material që përmban karbon (p.sh. biomasa, biogazi, gazi natyror, qymyri etj.). Pas gazifikimit të lëndës së parë në gaz sinteze dhe pastrimit pasues, ky gaz shndërrohet në dizel sintetik përmes reaksionit Fischer–Tropsch. Dizeli me përmbajtje jashtëzakonisht të ulët squfuri (ULSD) është një standard për karburantin dizel që ka një përmbajtje squfuri të ulur ndjeshëm.
Çfarë është biodizeli?
Biodizeli është një karburant i rinovueshëm që prodhohet nga vajrat bimore, yndyrat shtazore ose yndyrat e ricikluara. Biodizeli mund të përdoret për të vënë në punë automjete dhe gjeneratorë me motor dizel. Vetitë e tij fizike janë të ngjashme me ato të dizelit të përftuar nga nafta, megjithëse ai digjet më pastër. Biodizeli zvogëlon emetimet e hidrokarbureve të padjegura (UHC), dioksidit të karbonit (CO2), monoksidit të karbonit (CO), oksideve të squfurit dhe grimcave të blozës – krahasuar me emetimet e prodhuara nga djegia e dizelit konvencional. Emetimi i oksideve të azotit (NOx) mund të jetë më i lartë për biodizelin (krahasuar me dizelin). Megjithatë, ky emetim mund të zvogëlohet duke optimizuar kohën e injektimit të karburantit.
Prodhimi i biodizelit përmirësohet shumë nga transesterifikimi me ultratinguj. Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth prodhimit të biodizelit me ultratinguj!
A mund të përdoret etanoli si karburant?
Po, etanoli – alkooli etilik (C₂H5OH) – mund të përdoret si karburant. Karburantet me etanol përdoren kryesisht si karburante për motorë – kryesisht si shtesë biokarburanti në benzinë. Sot, automjetet mund të funksionojnë duke përdorur karburant me 100% etanol ose të ashtuquajturat karburante fleksibël, të cilat janë një përzierje etanoli dhe benzine. Etanoli zakonisht prodhohet përmes një procesi fermentimi të biomasës, p.sh. misrit ose kallamit të sheqerit. Meqenëse karburanti me etanol përftohet nga biomasa e rinovueshme dhe e qëndrueshme, ai shpesh quhet bioetanol. Ultratingujt me fuqi të lartë mund ta përmirësojnë ndjeshëm prodhimin e bioetanolit. Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth prodhimit të bioetanolit me ultratinguj!
Etanoli është përbërësi oksigjenues në E-diesel. Mangësia kryesore e E-diesel është mospërzieshmëria e etanolit me dizelin në një interval të gjerë temperaturash. Megjithatë, biodizeli mund të përdoret me sukses si lëndë tensioaktive amfifile për të stabilizuar etanolin dhe dizelin. Karburanti etanol−biodizel−dizel (EB-diesel) mund të përzihet me ultratinguj për të formuar një mikroemulsion ose nanoemulsion, në mënyrë që EB-diesel të jetë i qëndrueshëm – edhe në temperatura nën zero – dhe të ofrojë veti më të mira si karburant sesa dizeli i zakonshëm.
Si funksionon dispergimi me ultratinguj në prodhimin e nanokarburanteve?
Dispergimi me ultratinguj përdor kavitacionin akustik për të shpërbërë aglomeratet e grimcave në karburant. Formohen dhe shemben flluska mikroskopike, duke gjeneruar forca lokale të prerjes dhe rryma të vrullshme lëngu që ndajnë grimcat e grumbulluara. Ky proces ndihmon në shpërndarjen e nanoshtesave në të gjithë lëngun dhe mbështet zhvillimin e formulimeve me rezultate të riprodhueshme.
Cilat nanogrimca mund të dispergohen në karburante duke përdorur ultratinguj?
Materialet e studiuara në formulimet e karburanteve përfshijnë oksidin e ceriumit (CeO₂), oksidin e aluminit (Al₂O₃), dioksidin e titanit (TiO₂), oksidin e zinkut (ZnO) dhe nanotubat e karbonit (CNTs). Shtesa e përshtatshme varet nga karburanti bazë dhe objektivi i synuar i performancës. Çdo kombinim kërkon testim për të përcaktuar përqendrimet e përshtatshme, kushtet e përpunimit dhe qëndrueshmërinë.
Cili është ndryshimi midis një dispersioni nanokarburanti dhe një nanoemulsioni karburanti?
Një dispersion nanogrimcash përmban grimca të ngurta të shpërndara brenda një karburanti të lëngshëm. Një nanoemulsion karburanti përmban pikëza shumë të vogla të një lëngu të disperguara në një tjetër, siç janë pikëzat e ujit në dizel. Ultratingujt mund t’i mbështesin të dyja proceset. Formulimet që përmbajnë nanogrimca dhe pikëza të disperguara lëngu kërkojnë vlerësimin si të qëndrueshmërisë së grimcave, ashtu edhe të qëndrueshmërisë së emulsionit.
A e parandalon dispergimi me ultratinguj sedimentimin e nanogrimcave?
Trajtimi me ultratinguj mund të zvogëlojë aglomerimin dhe të përmirësojë shpërndarjen fillestare të grimcave, por qëndrueshmëria afatgjatë varet edhe nga formulimi. Vetitë e grimcave, përqendrimi i shtesave, përbërja e karburantit dhe disperguesit e pajtueshëm ndikojnë nëse grimcat mbeten pezull. Testet e ruajtjes duhet të përcaktojnë se për sa kohë nanokarburanti i përfunduar ruan një shpërndarje të pranueshme në kushtet e synuara për të.
Cilët parametra të përpunimit me ultratinguj janë më të rëndësishëm?
Parametrat kryesorë përfshijnë amplitudën, energjinë e futur, kohëzgjatjen e trajtimit dhe temperaturën. Për përpunimin me rrjedhje të vazhdueshme, rëndësi kanë edhe prurja dhe presioni në reaktor. Këto parametra duhet të vlerësohen së bashku me formulimin. Dokumentimi i kushteve që prodhojnë dispersionin e dëshiruar ndihmon në vendosjen e një përpunimi të përsëritshëm dhe mbështet rritjen e mëvonshme të shkallës së prodhimit.
A mund të kalohet nga prodhimi laboratorik i nanokarburanteve me ultratinguj në përpunim të vazhdueshëm?
Po. Provat laboratorike mund të përcaktojnë formulimin dhe kushtet e përpunimit përpara vlerësimit në një qelizë rrjedhjeje me ultratinguj. Gjatë funksionimit të vazhdueshëm, karburanti kalon nëpër një zonë trajtimi të kontrolluar. Rritja e shkallës së prodhimit duhet të konfirmojë se sistemi më i madh arrin cilësinë e kërkuar të dispersionit dhe qëndrueshmërinë e kërkuar në kapacitetin e synuar të përpunimit.
Si të zgjedh një dispergues me ultratinguj Hielscher për nanokarburante?
Filloni me karburantin bazë, llojin dhe përqendrimin e nanogrimcave, vëllimin e kërkuar të serisë ose prurjen dhe cilësinë e synuar të dispersionit. Përfshini temperaturën e funksionimit dhe periudhën e parashikuar të ruajtjes. Këto hollësi na ndihmojnë të rekomandojmë sonikatorin, sonotrodën dhe konfigurimin ideal të qelizës së rrjedhjes për provat e aplikimit dhe planifikimin e prodhimit.
Literaturë / Referenca
- 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.