Słabe wyniki emisji silników Diesla skłoniły w ciągu ostatnich kilku lat wiele osób i rządów do wyboru silnika benzynowego w samochodach osobowych – pomimo jego względnej nieefektywności i niskiego zasięgu. Nowoczesne samochody z silnikami wysokoprężnymi emitują mniej toksycznych zanieczyszczeń dzięki ulepszonym metodom filtracji, ale dodatki oparte na nanocząsteczkach mogą być technologią, która utrzymuje silniki wysokoprężne na drogach.
Źródło zdjęcia: Rainer Fuhrmann / Shutterstock.com
Dodatki nanocząsteczkowe dwutlenku krzemu w celu poprawy wydajności i emisji w silnikach wysokoprężnych
Jeden z przykładów nanocząstek, które radzą sobie z emisją oleju napędowego, opisano w niedawnym badaniu przeprowadzonym przez inżynierów z Narodowego Instytutu Technologii Andhra Pradesh w Tadpalgodim w Indiach. Artykuł został opublikowany w czasopiśmie krzem w 2021 roku.
Naukowcy dodali dwutlenek krzemu (SiO .).2) Nanocząstki trójpaliwa, które jest mieszanką biopaliw składającą się w 70% z oleju napędowego, 20% z estru metylowego mahua i 10% z pentanolu. Zmierzyli emisje, spalanie i właściwości osiągów paliwa stosowanego w silniku wysokoprężnym z bezpośrednim wtryskiem Common Rail.
siu2 Nanocząstki zmieszano z olejem napędowym w proporcjach 40ppm, 80ppm i 120ppm.
Stwierdzono, że przy 80 ppm domieszkowy olej napędowy wytwarza o 5,4% mniej dymu, o 6,4% mniej węglowodorów i o 10,2% mniej tlenku węgla.
Tlenki azotu (NOX) głównym powodem spadku popularności pojazdów z silnikiem diesla w ostatnich latach jest rosnąca świadomość zagrożeń dla zdrowia publicznego, jakie stwarzają. Naukowcy zaobserwowali znaczny spadek NOX emisje.
Zespół zwrócił również uwagę na ulepszenia wydajności, takie jak poprawa sprawności cieplnej hamulców o 8,8% (BTE). W połączeniu z zawartością biomasy w paliwie może to również zmniejszyć zapotrzebowanie na olej napędowy, a ostatecznie na ropę.
Nanocząstki na czele badań nad emisjami oleju napędowego
W literaturze istnieje wiele przykładów nanocząstek poprawiających emisje i ogólną wydajność paliw na bazie oleju napędowego.
W ostatnim numerze Raporty energetycznemiędzynarodowy zespół inżynierów i naukowców zajmujących się ochroną środowiska dokonał przeglądu bardzo szerokiej dziedziny wpływu nanocząstek na emisje oleju napędowego.
Naukowcy z Uniwersytetu Mekele w Mekele w Etiopii, Norweskiego Uniwersytetu Nauk Przyrodniczych w Os w Norwegii oraz Uniwersytetu Sultan Qaboos w Al Khoud w Omanie stwierdzili, że większość właściwości paliwa można poprawić, dodając nanocząsteczki.
W biopaliwach dodatki nanocząsteczkowe powodują stabilne reakcje chemiczne, które mogą pomóc w obniżeniu kosztów produkcji biopaliw. Ogólnie zwiększają BTE w większości zastosowań, a także zmniejszają specyficzne zużycie paliwa (BSFC).
Co ważne, odkryto, że nanocząstki konsekwentnie zmniejszają emisje spalin pod względem zanieczyszczenia zarówno toksycznymi emisjami, jak i gazami cieplarnianymi.
Metody oczyszczania emisji z oleju napędowego za pomocą nanocząstek
dwutlenek węgla (CO2) Emisje z silników Diesla są zwykle niższe niż z silników benzynowych ze względu na mniej zwinne zasady mechaniczne inżynierów: stosowanie stechiometrycznej mieszanki powietrza i paliwa w celu wychwytywania większej ilości dostępnej energii z atomów węglowodorów (HC) w paliwie.
Jednak zaopatrzenie źródła paliwa w tlen prowadzi do potencjalnie toksycznych i ogólnie szkodliwych emisji, takich jak HC, CO2AniX. Cząstki stałe mają również tendencję do znajdowania się w większych ilościach w emisjach oleju napędowego niż w benzynie, co prowadzi do problemów z oddychaniem u ludzi i innych narażonych zwierząt.
Oprócz zastosowania najlepszych dostępnych technik filtracji, dodanie nanocząstek może zmienić właściwości paliwa, dzięki czemu te szkodliwe emisje zostaną zredukowane.
Biopaliwa, takie jak Triple Diesel i Biodiesel, pomagają przezwyciężyć niektóre z tych wyzwań. Na przykład w większości tych podstawień materia cząsteczkowa zmniejsza masę i liczbę cząstek.
Jednak wciąż istnieją pewne wyzwania. numerX Emisje z nieprzetworzonego biodiesla faktycznie wzrastają ze względu na zwiększoną zawartość tlenu w paliwie.
Dodatek nanorurek węglowych (CNT) do biodiesla zmniejsza NOX Emisje 9,2%, węglowodory 6,7%, dwutlenek węgla2 o 5,9%, a palenie o 7,8%. Wyniki te obserwuje się w zastosowaniu w wolnossącym jednocylindrowym, czterosuwowym silniku wysokoprężnym pracującym z prędkością 1500 obrotów na minutę (obr/min) przy różnych obciążeniach silnika.
Kolejny eksperyment wykazał, że dodatek dwutlenku tytanu (TiO2) Nanocząstki biodiesla na bazie Bongamia przy 100 ppm spowodowały redukcję NOxXHC, CO2a emisja dymu odpowiednio o 3,8%, 2,1%, 1,9% i 2,7%.
tlenek glinu (Al2a3) Nanocząstki zmieszane z biodieslem B20 spowodowały zmniejszenie wszystkich emisji spalin, w tym o około 55% mniej HC i 75% mniej dwutlenku węgla.2. Te ważne wyniki przypisuje się poprawom w przenoszeniu masy i promieniowaniu cieplnemu spowodowanemu przetwarzaniem nanocząstek.
Inne badanie wykazało, że tlenek miedzi (CuO) i tlenek rodu (Rh2a3), nanorurki węglowe, węglik glinu (Al4c3) i dwutlenek tytanu (TiO2) oraz grafen i płyny żelazne do zwykłego oleju napędowego doprowadziły do zmniejszenia emisji wszystkich spalin.
Na te wyniki ma oczywiście wpływ wiele czynników innych niż różne nanocząstki. Marka i model badanego silnika, rodzaj paliwa, współczynniki stężeń, warunki pracy silnika, cykle pracy, metody i urządzenia stosowane do badań.
Czytaj dalej: Czy nanocząsteczkowe dodatki do paliw mogą dać nadzieję dla silników na paliwa kopalne?
Referencje i dodatkowe lektury
Badir, MG, i in. (2021). Rola nanocząstek w produkcji biopaliw i jako dodatek w trójpaliwowym silniku wysokoprężnym: przegląd. Raporty energetyczne. doi.org/10.1016/j.egyr.2021.05.084.
Ramachander, R., SK Guugulothu i GRK Sastry (2021). Charakterystyka wydajności i redukcji emisji metali na bazie krzemu2 Dodatki nanocząstek zmieszane z potrójnym paliwem (diesel-MME-pentanol) w silniku wysokoprężnym CRDI. krzem. doi.org/10.1007/s12633-021-01024-4.
sylvanayagam, chłopak, i inni. (2022). Przegląd nanocząstek mieszanych z olejem napędowym w celu poprawy właściwości spalania i zmniejszenia emisji silnika wysokoprężnego. Dzisiejsze artykuły: Akcje. doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.828.
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Prognoza cukrzycy w Australii w 2024 r. | Wiadomości o Mirażu
„Gorąca sauna żabia” pomaga australijskim gatunkom w walce ze śmiercionośnym grzybem
Model sztucznej inteligencji poprawia reakcję pacjentów na leczenie raka