Nhiên liệu nano vượt trội bằng phân tán siêu âm
- Phân tán siêu âm được sử dụng để sản xuất nhiên liệu nano hoặc diesohol, một hỗn hợp nhiên liệu của ethanol và dầu diesel, được cải thiện bằng cách bổ sung CNT hoặc hạt nano.
- Siêu âm công suất tạo ra nhũ tương và phân tán nhiên liệu nano siêu mịn.
- Các hạt nano phân tán siêu âm trong nhiên liệu cải thiện hiệu suất nhiên liệu và đặc tính khí thải.
- Máy phân tán nội tuyến siêu âm có sẵn ở quy mô công nghiệp để sản xuất nhiên liệu nano.
Nhiên liệu nano
Nhiên liệu nano bao gồm hỗn hợp nhiên liệu cơ bản (ví dụ: dầu diesel, dầu diesel sinh học, hỗn hợp nhiên liệu) và các hạt nano. Những hạt nano đó hoạt động như chất xúc tác nano lai, cung cấp diện tích bề mặt phản ứng lớn. Sự phân tán siêu âm của phụ gia nano giúp cải thiện đáng kể hiệu suất nhiên liệu như giảm độ trễ đánh lửa, duy trì ngọn lửa lâu hơn và đánh lửa kết tụ cũng như giảm đáng kể lượng khí thải tổng thể.
Hỗn hợp hạt nhiên liệu có kích thước nano vượt trội về nhiên liệu lỏng tinh khiết về hiệu suất nhiên liệu bởi mật độ năng lượng cao hơn, đánh lửa nhanh hơn và dễ dàng hơn, tăng cường hiệu quả xúc tác, giảm phát thải, tốc độ bay hơi và đốt cháy nhanh hơn và cải thiện hiệu quả đốt cháy.
Phân tán siêu âm của các hạt nano trong nhiên liệu
Để tránh sự lắng đọng của các hạt nano trong bình nhiên liệu, các hạt phải được phân tán một cách sophistic. Bộ xử lý siêu âm là chất phân tán mạnh mẽ và đáng tin cậy, nổi tiếng với khả năng trộn, khử kết tụ và thậm chí nghiền các hạt nano để thu được sự phân tán ổn định với kích thước hạt mong muốn.
Máy phân tán siêu âm của Hielscher là công cụ đã được chứng minh để phân tán các ống nano và các hạt thành nhiên liệu.
Danh sách dưới đây cung cấp cho bạn cái nhìn tổng quan về các vật liệu nano đã được thử nghiệm phân tán trong nhiên liệu:
- CNT – Ống nano carbon
- Ag – Bạc
- Al – Nhôm
- Al2O3 – oxit nhôm
- AlCuOx – oxit đồng nhôm
- b – bo
- Ca – canxi
- CaCO3 – canxi cacbonat
- Fe – sắt
- Khối – Đồng
- CuO – oxit đồng
- Ce – xeri
- Giám đốc điều hành2 – xeri oxit
- (Giám đốc điều hành2)· (ZrO2) – xeri zirconium oxit
- ĐỒNG – Coban
- Mg – magiê
- Mn – Mangan
- TiO2 – Titan điôxít
- ZnO – oxit kẽm
Hệ thống dòng siêu âm 7kW
Oxit xeri đơn phân tán siêu âm, quy mô nano cung cấp hoạt động xúc tác cao do tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao dẫn đến cải thiện hiệu quả nhiên liệu và giảm khí thải.
Nhũ tương nano siêu âm
Công nghệ nhũ hóa siêu âm được sử dụng để sản xuất hỗn hợp ethanol-in-decane, ethanol-in-diesel hoặc diesel-biodiesel-ethanol/bioethanol ổn định. Các hỗn hợp như vậy là một nhiên liệu cơ bản lý tưởng, có thể được cải thiện trong bước thứ hai bằng cách phân tán các hạt nano vào nhiên liệu.
Nhũ hóa nano siêu âm cũng được sử dụng thành công để sản xuất nhiên liệu thủy sản.
Bấm vào đây để tìm hiểu thêm về nhiên liệu thủy sinh được chế biến bằng siêu âm!
Sản xuất siêu âm nhiên liệu nhũ tương
Hệ thống siêu âm công nghiệp
Việc tạo ra nhũ tương và phân tán ổn định đòi hỏi công suất siêu âm và biên độ cao. Siêu âm Hielscher’ Bộ xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao, điều này rất quan trọng để tạo ra nhũ tương và phân tán có kích thước nano. Do đó, máy siêu âm công nghiệp của chúng tôi có thể dễ dàng chạy tại biên độ lên đến 200μm hoạt động 24/7 trong điều kiện nặng nhọc. Đối với biên độ cao hơn nữa, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh có sẵn.
Hielscher cung cấp bộ xử lý siêu âm hiệu quả về chi phí, mạnh mẽ với diện tích nhỏ để lắp đặt trong các nhà máy có không gian hạn chế và môi trường khắt khe.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000 |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
ChènMPC48 – Giải pháp của Hielscher cho nhũ tương nano vượt trội
Văn học / Tài liệu tham khảo
- 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.
Sự thật đáng biết
Nhiên liệu nano
Nhiên liệu nano đề cập đến hỗn hợp nhiên liệu và hạt nano. Bằng cách phân tán các hạt năng lượng nano vào nhiên liệu, các tính chất vật lý-hóa học của nhiên liệu bị thay đổi bởi chức năng của chúng, cấu trúc phân tán của chúng và sự tương tác phức tạp của truyền nhiệt, dòng chất lỏng và tương tác hạt. Do thành phần không đồng nhất, các đặc tính của nhiên liệu nano được xác định bởi loại nhiên liệu cơ bản cũng như thành phần, kích thước, hình dạng, nồng độ và tính chất vật lý và hóa học của các hạt nano. Các đặc tính của nhiên liệu nano có thể khác biệt đáng kể so với các đặc tính của nhiên liệu cơ bản.
Diesel
Diesel là nhiên liệu lỏng được đốt cháy trong động cơ diesel. Trong động cơ diesel, nhiên liệu được đốt cháy mà không có bất kỳ tia lửa nào, nhưng bằng cách nén hỗn hợp không khí đầu vào và sau đó phun nhiên liệu diesel.
Nhiên liệu diesel thông thường là một sản phẩm chưng cất phân đoạn cụ thể của dầu nhiên liệu dầu mỏ. Theo nghĩa rộng hơn, thuật ngữ diesel đề cập đến nhiên liệu không có nguồn gốc từ dầu mỏ, ví dụ như dầu diesel sinh học, dầu diesel từ sinh khối thành chất lỏng (BTL), khí thành chất lỏng (GTL) hoặc dầu diesel từ than thành chất lỏng (CTL). BTL, GTL và CTL, được gọi là nhiên liệu diesel tổng hợp, có thể có nguồn gốc từ bất kỳ vật liệu cacbon nào (ví dụ: sinh khối, khí sinh học, khí tự nhiên, than, v.v.). Sau khi khí hóa nguyên liệu thô thành khí tổng hợp, sau đó tinh chế, nó được chuyển đổi thông qua phản ứng Fischer-Tropsch thành dầu diesel tổng hợp. Dầu diesel siêu thấp lưu huỳnh (ULSD) là tiêu chuẩn cho nhiên liệu diesel có chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn đáng kể.
Dầu diesel sinh học
Dầu diesel sinh học là một loại nhiên liệu tái tạo được sản xuất từ dầu thực vật, mỡ động vật hoặc mỡ tái chế. Dầu diesel sinh học có thể được sử dụng để chạy trong các phương tiện diesel và máy phát điện. Tính chất vật lý của nó tương tự như dầu diesel, mặc dù nó cháy sạch hơn. Dầu diesel sinh học làm giảm lượng khí thải hydrocacbon chưa cháy (UHC), carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO), oxit lưu huỳnh và các hạt muội than – khi so sánh với khí thải được tạo ra bằng cách đốt dầu diesel thông thường. Lượng khí thải oxit nitơ (NOx) có thể cao hơn đối với dầu diesel sinh học (so với dầu diesel). Tuy nhiên, điều này có thể được giảm bớt bằng cách tối ưu hóa thời gian phun nhiên liệu.
Sản xuất dầu diesel sinh học được cải thiện đáng kể bằng quá trình chuyển hóa siêu âm. Bấm vào đây để tìm hiểu thêm về sản xuất dầu diesel sinh học siêu âm!
êtanol
Nhiên liệu ethanol là rượu etylic (C2H5OH) được sử dụng làm nhiên liệu. Nhiên liệu ethanol chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu động cơ – chủ yếu làm phụ gia nhiên liệu sinh học trong xăng. Ngày nay, ô tô có thể được chạy bằng nhiên liệu ethanol 100% hoặc sử dụng cái gọi là nhiên liệu flex, là sự pha trộn của ethanol và xăng. Nó thường được sản xuất bởi một quá trình lên men sinh khối, ví dụ như ngô hoặc mía. Vì nhiên liệu ethanol có nguồn gốc từ sinh khối tái tạo, bền vững, nó thường được gọi là ethanol sinh học. Siêu âm điện có thể cải thiện việc sản xuất ethanol sinh học đáng kể. Nhấn vào đây để tìm hiểu thêm về sản xuất ethanol sinh học siêu âm!
Ethanol là oxy trong E-diesel. Hạn chế chính của E-diesel là không thể trộn lẫn của ethanol trong dầu diesel trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Tuy nhiên, dầu diesel sinh học có thể được sử dụng thành công như một chất hoạt động bề mặt lưỡng tính để ổn định ethanol và dầu diesel. Nhiên liệu ethanol - diesel sinh học - diesel (EB-diesel) có thể được pha trộn siêu âm thành nhũ tương vi mô hoặc nano để EB-diesel ổn định – ngay cả ở nhiệt độ dưới 0 độ và cung cấp các đặc tính nhiên liệu vượt trội so với nhiên liệu diesel thông thường.