Врхунска нано-горива помоћу ултразвучне дисперзије
Развој наногорива почиње ефективном дисперзијом. Наночестице које се додају дизелу, биодизелу или мешаним горивима могу утицати на сагоревање, али њихов учинак зависи од тога колико су добро распоређене у течности. Агломерација и седиментација отежавају одржавање конзистентне концентрације адитива и добијање поновљивих резултата. Ултразвучна дисперзија решава овај изазов разбијањем кластера честица и дистрибуцијом нано-адитива кроз гориво.
Нано-горива
Наногорива се састоје од мешавине основног горива (нпр. дизел, биодизел, мешавине горива) и нано-честица. Те наночестице делују као хибридни нанокатализатори, који нуде велику реактивну површину. Ултразвучна дисперзија нано-адитива доводи до значајног побољшања перформанси горива као што је смањено кашњење паљења, дуже одржавање пламена и паљење агломерата, као и значајна укупна смањења емисије.
Нано-величине мешавине честица горива истичу чисто течно гориво у погледу перформанси горива због веће густине енергије, бржег и лакшег паљења, побољшаног каталитичког ефекта, смањене емисије, бржег испаравања и брзине сагоревања и побољшане ефикасности сагоревања.
Користите соникацију за нанодисперговање честица у горивима!
Контактирајте наш тим да истражите ултразвучну дисперзију за вашу комбинацију горива и наночестица.
7кВ ултразвучни систем протока
Наногорива: Ултразвучна дисперзија наночестица у гориву
Да би се избегло таложење наночестица у резервоару за гориво, честице морају бити софистицирано дисперговане. Ултразвучна дисперзија помаже да се наночестице као што су оксид церима, оксид алуминијума и угљеничне наноцеви уграде у дизел, биодизел и мешавине горива.
Помоћу акустичне кавитације – формирање и колапс микроскопских мехурића – Соникација ствара интензивне локалне силе смицања које разбијају агломерате честица и дистрибуирају адитиве кроз течност. Ово излаже више површине честица на околно гориво, подржавајући процену каталитичких и сагоревања у вези користи.
Ултразвук испоручује своју дисперзију акцију директно у течност без додао глодање перле, елиминише потребу да се раздвоји брушење медија касније. Хиелсцхер соницаторс подржавају и припрему серије и континуирану инлине обраду, чинећи технику корисном од лабораторијских истраживања кроз индустријску производњу.
Листа у наставку вам даје преглед већ тестираних наноматеријала распршених у горивима:
- ЦНТс – Царбон Нанотубес
- Аг – Сребро
- Ал – алуминијум
- Ал2О3 – алуминијум оксид
- АлЦуОИкс – оксиди алуминијума бакра
- б – бор
- Ца – калцијум
- ЦаЦО3 – калцијум карбонат
- фе – гвожђе
- Цу – Бакар
- ЦуО – бакар оксид
- Це – церијум
- ЦеО2 – церијум оксид
- (извршни директор2)·(ЗрО2) – церијум цирконијум оксид
- ЦО – кобалт
- Мг – магнезијум
- Мн – манган
- ТиО2 – титанијум диоксид
- ЗнО – цинк оксид
Нано-скалиран, ултразвучно моно-диспергован церијум оксид нуди високу каталитичку активност због свог високог односа површине и запремине што доводи до побољшане ефикасности горива и смањене емисије.
Акуа-Фуелс: Нано-Сизед Емулсион-Фуелс са Соницатион
Акуа-горива су емулзије вода-у-гориву у којима су ситне капи воде распоређене у континуираној фази горива, као што је дизел. Хилшерови соникатори генеришу интензивну акустичку кавітацију која разбија веће капи у мање, омогућавајући развој емулзија са нано-крупним капљицама под одговарајућим условима формулације и обраде. Подесива ултразвучна амплитуда, контролисан унос енергије и управљање температуром помажу оптимизацију величине капљица и репродуктивности, док компатибилни емулгатори подржавају стабилност током складиштења и руковања.
Кликните овде да сазнате више о ултразвучно припремљеним аква-горивима!
Ултразвучно мешање горива
Технологија ултразвучне емулзификације се користи за производњу стабилних мешавина етанол-у-декану, етанол-у-дизелу или дизел-биодизел-етанол/биоетанол. Такве мешавине су идеално основно гориво, које се у другом кораку може побољшати дисперговањем наночестица у гориву.
Ултразвучна производња емулзионих горива
Индустријски соникатори за дисперговање и емулгирање нано-горива
Хиелсцхер соникатори комбинују ефикасну деагломерацију наночестица са прецизном контролом процеса за развој и производњу наногорива. Интензивна ултразвучна кавитација помаже у разбијању кластера честица и дистрибуцији адитива као што су метални оксиди и угљеничне наноцеви кроз дизел, биодизел и мешана горива. Подесива амплитуда и праћење уноса енергије и температуре подржавају поновљиву обраду и оптимизацију формулације. Са лабораторијским инструментима и индустријским системима конфигурисаним за серијски или континуирани проточни рад, Хиелсцхер обезбеђује практичан пут од почетних испитивања до већих обима производње. Аутоматско снимање података процеса на дигиталним индустријским моделима помаже тимовима да документују успешне услове и одржавају доследну обраду како се пропусност повећава.
Повећање производње и поуздана производња
Када формулација испуни своје циљеве квалитета, проточна соникација пружа пут ка већим обимима производње. Гориво пролази кроз ултразвучну зону обраде под контролисаним радним условима, са једнократним или рециклационим процесом, који се одабира у зависности од потребног резултата. За избор опreme потребно је обезбедити основно гориво, тип и концентрацију адитива, циљни квалитет дисперзије, потребан проток и радну температуру. Ови подаци омогућавају компанији Хилшер да препоручи процесор, сонотроду и конфигурацију проточне ћелије за процесне пробе и накнадно повећање производње.
Хиелсцхер нуди исплативе, веома робусне ултразвучне процесоре са малим отиском за инсталацију у постројењима са ограниченим простором и захтевним окружењима.
Табела у наставку даје вам индикацију приближних капацитета обраде наших ултразвучних апарата:
| Батцх Волуме | Проток | Препоручени сонатор |
|---|---|---|
| 10 до 2000 мл | 20 до 400 мл/мин | УП400Ст |
| 0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л/мин | УИП2000хдТ |
| 10 до 100 л | 2 до 10 л/мин | УИП4000хдТ |
| на | 10 до 100 л/мин | УИП16000хдТ |
| на | већи | кластер оф УИП16000хдТ |
МултиПхасеЦавитатор – Уметак за проточну ћелију за супериорне нано-емулзије
Често постављана питања о производњи ултразвучног наногорива
Шта су нано-горива
Нано-горива се односе на мешавину горива и нано-честица. Распршивањем наноенергетских честица у гориво, физичко-хемијска својства горива се мењају њиховом функцијом, њиховом дисперзивном структуром и сложеном интеракцијом преноса топлоте, протока флуида и интеракција честица. Због хетерогеног састава, карактеристике наногорива су одређене врстом основног горива као и саставом, величином, обликом, концентрацијом и физичким и хемијским својствима наночестица. Карактеристике наногорива могу се значајно разликовати од карактеристика основног горива.
Како се дизел користи као гориво?
Дизел је течно гориво које се сагорева у дизел моторима. У дизел моторима гориво се пали без икакве варнице, већ сабијањем мешавине улазног ваздуха и затим убризгавањем дизел горива.
Конвенционални дизел гориво је специфичан фракциони дестилат нафтног мазута. У ширем смислу, термин дизел се односи и на горива која нису изведена из нафте, нпр. биодизел, биомаса-то-течност (БТЛ), гас-то-течност (ГТЛ), или угаљ у течност (ЦТЛ) дизел. БТЛ , ГТЛ и ЦТЛ су такозвана синтетичка дизел горива, која се могу извести из било ког угљеничног материјала (нпр. биомасе, биогаса, природног гаса, угља, итд.). Након гасификације сировине у синтетски гас праћен пречишћавањем, претвара се преко Фисцхер-Тропсцх реакције у синтетички дизел. Ултра -ниско -сумпор дизел (УЛСД) је стандард за дизел гориво које садржи значајно смањен садржај сумпора.
Шта је биодизел?
Биодизел је обновљиво гориво које се производи од биљних уља, животињских масти или рециклираних масти. Биодизел се може користити за рад у дизел возилима и генераторима. Његова физичка својства су слична онима код нафтног дизела, иако чистије гори. Биодизел смањује емисије несагорелих угљоводоника (УХЦ), угљен-диоксида (ЦО2), угљен-моноксида (ЦО), сумпорних оксида и честица чађи – у поређењу са емисијама произведеним сагоревањем конвенционалног дизела. Емисија азотних оксида (НОк) може бити већа за биодизел (у поређењу са дизелом). Међутим, ово се може смањити оптимизацијом времена убризгавања горива.
Производња биодизела се значајно побољшава ултразвучном трансестерификацијом. Кликните овде да сазнате више о ултразвучној производњи биодизела!
Може ли етанол бити коришћен као гориво?
Да, етанол – етил алкохол (C₂H5OH) – може се користити као гориво. Горива на бази етанола се углавном користе као моторна горива, – пре свега као додатак биогориву у бензину. Данас, аутомобили могу користити 100% етанол као гориво или тако зване флекс-горива, која су смеша етанола и бензина. Етанол се обично производи процесом ферментације биомасе, нпр. кукуруза или шећерне трске. Како је етанолско гориво изведено из обновљиве, одрживе биомасе, често се назива биоетанол. Ултразвук високог интензитета може значајно побољшати производњу биоетанола. Кликните овде да сазнате више о ултразвучној производњи биоетанола!
Етанол је оксигенат у Е-дизелу. Главни недостатак Е-дизела је немешљивост етанола у дизелу у широком распону температура. Међутим, биодизел се може успешно користити као амфифилни сурфактант за стабилизацију етанола и дизела. Етанол-биодизел-дизел (ЕБ-дизел) гориво се може ултразвучно мешати у микро- или нано-емулзију тако да је ЕБ-дизел стабилан – чак и на температурама испод нуле и нуди супериорна својства горива од обичног дизел горива.
Како ултразвучна дисперзија функционише у производњи наносистемских горива?
Ултразвучна дисперзија користи акустичну кавитацију за раздвајање агломерата честица у гориву. Микроскопске капљице се формирају и урушавају, генеришући локалне силине сечива и течне млазове који раздвајају скупљене честице. Овај процес помаже у расподели нано-додатака кроз течност и подржава поновљиви развој формулације.
Које наночестице се могу дисперговати у горива помоћу ултразвука?
Материјали који се испитују у формулацијама горива укључују церијум оксид (ЦеО₂), алуминијум оксид (Ал₂О₃), титанијум диоксид (ТиО₂), цинк оксид (ЗнО) и угљеничне наноцеви (ЦНТ). Одговарајући адитив зависи од основног горива и циљаних перформанси. Свака комбинација захтева тестирање да би се установиле одговарајуће концентрације, услови обраде и стабилност.
Која је разлика између дисперзије наногорива и наноемулзије горива?
Дисперзија наночестица садржи чврсте честице распоређене у течном гориву. Нафикроемулзија горива садржи веома ситне капи једне течности распоређене у другој, као што су капи воде у дизелу. Ултразвук може подржати оба процеса. Формулације које садрже наночестице и распоређене течне капи захтевају процену и стабилности честица и стабилности емулзије.
Да ли ултразвучна дисперзија спречава таложење наночестица?
Ултразвучна обрада може смањити агломерацију и побољшати почетну дистрибуцију честица, али дуготрајна стабилност такође зависи од формулације. Особине честица, концентрација адитива, састав горива и компатибилни дисперзанти утичу на то да ли честице остају суспендоване. Тестови складиштења би требало да утврде колико дуго готово нано-гориво задржава прихватљиву дистрибуцију под предвиђеним условима.
Који ултразвучни параметри обраде су најважнији?
Ključni parametri uključuju amplitudu, unos energije, trajanje tretmana i temperaturu. Za procesiranje u toku protoka, važni su i protok i pritisak u reaktoru. Ovi parametri treba da se procene zajedno sa formulacijom. Dokumentovanje uslova koji proizvode željenu disperziju pomaže u uspostavljanju ponovljivog procesa i podržava naknadno povećanje obima.
Da li se proizvodnja ultrazvučnih nanogoriva može skalirati iz laboratorije u kontinuirani proces?
Da. Laboratorijski eksperimenti mogu utvrditi formulaciju i uslove procesa pre evaluacije u ultrazvučnoj ćeliji za protok. U kontinuiranom radu, gorivo prolazi kroz kontrolisanu zonu tretmana. Povećanje obima treba da potvrdi da veći sistem postiže traženi kvalitet disperzije i stabilnost pri predviđenom protoku.
Како да изаберем Hielscher ултразвучни диспергатор за наногорива?
Почните са основним горивом, типом и концентрацијом наночестица, захтеваном запремином серије или протоком и циљаним квалитетом дисперзије. Укључите радну температуру и предвиђени период складиштења. Ови подаци нам помажу да препоручимо идеалан соникатор, сонотроде и конфигурацију проточне ћелије за пробне примене и планирање производње.
Литература / Референце
- 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.