ディーゼルとギ酸の超音波ホモジナイズ

I.コアコンセプト

ディーゼル：伝統的な石油ベースの燃料。

ギ酸：分子式HCOOHを備えた単純なカルボン酸。これは、有望な液体水素キャリアとバイオマスベースの燃料と考えられています。

均質化：ここでは、エマルジョンとして知られる2つの不混和性液体（極酸や非極性ディーゼルなど）が安定した細かく分割された均一な混合物に混合されることを指します。

超音波技術：この均質化を達成するための重要なツール。

ii。なぜディーゼルでギ酸を均質化するのですか？

ギ酸とディーゼルを混合することは、いくつかの目的に役立つ場合があります。

緑の添加剤/代替燃料として：

化石燃料を部分的に置き換えます。形成酸は、再生可能エネルギー源（太陽光発電や風力など）を使用して二酸化炭素を水素化することで生成でき、 'Green '液体燃料になります。それをディーゼルと混合すると、化石燃料への依存と炭素排出量が減少する可能性があります。

燃焼特性の改善：ギ酸には酸素が含まれており、理論的にはディーゼル燃焼効率を改善するのに役立ち、より完全な燃焼をもたらし、その結果、すすおよび粒子状物質（PM）の排出量を減少させます。

水素輸送業者としての水素改革に使用：

これはより最先端の概念です。ギ酸は、触媒上で低温で改善して、水素と二酸化炭素を生成することができます。

アイデアは、ギ酸ディーゼルエマルジョンをエンジンシリンダーに注入することです。廃熱または触媒を使用して、ギ酸はその場で分解し、水素を放出します。

水素の添加は、ディーゼルの燃焼を大幅に改善し、熱効率を大幅に向上させ、窒素酸化物と粒子状物質の排出を大幅に削減することができます。これは、「シリンダー内の水素生産。」として知られる概念です。

iii。なぜ超音波の均質化を選ぶのですか？

ギ酸とディーゼルは不混意剤です。単純な機械的攪拌は、粗くて不安定な混合物のみを生成し、すぐに分離します。 Ultrasonicsは、超微細で安定したエマルジョンを生成するための主要な技術の1つです。

超音波均質化の原理（キャビテーション効果）：

超音波発生器は、高周波電気信号を生成し、トランスデューサーによって高周波機械的振動に変換されます。これは、ホーンを介してプローブ（針）に送信されます。プローブは、液体内の非常に高い周波数（たとえば、20 kHz）で振動し、交互の高圧および低圧サイクルを生成します。

キャビテーションバブルの形成：低圧サイクル中に、液体の微小薬が急速に拡大します。

キャビテーションバブル崩壊：その後の高圧サイクル中に、これらの泡は圧縮され、非常に高速（> 500 m/s）で激しく崩壊します。

均質化：キャビテーションバブルが崩壊した瞬間、非常に小さな空間内で巨大なせん断力、衝撃波、マイクロジェットを生成します。これらの極端な力は、周囲の液体を激しく細断し、ギ酸相をナノサイズまたはミクロンサイズの液滴に分解しました。これらの液滴は、連続ディーゼル相内で均等に分散され、非常に安定したエマルジョンを形成します。

IV。超音波均質化システムとプロセスフロー

システムコンポーネント：

超音波発電機：電源および制御脳。

トランスデューサー：電気信号を機械的振動に変換します。

アンプ：振動振幅を増幅します。

プローブ（針）：キャビテーションを直接生成する液体に浸された部分。通常、腐食抵抗のためのチタン合金でできています。

反応器：ディーゼルとギ酸混合物を保持する容器。

プロセスフロー：

反応器にディーゼルと形成酸（およびオプションでエマルジョンスタビライザー）の特定の比率を追加します。

液体表面の下に超音波プローブを浸します。

機器をオンにして、パラメーター（パワー、振幅、処理時間、温度）を設定します。

超音波波は働き始め、液体をエマルジョンに急速に変換します。

処理後、細かく均一な粒子サイズ分布と高い安定性を備えたギ酸ディーゼルエマルジョン燃料が得られます。

V.技術的な利点と課題

利点：

効率：エネルギーは液体に直接適用され、高い効率と急速な均質化をもたらします。

均一性と安定性：ナノサイズの液滴を生成することができ、機械的攪拌よりもはるかに高い安定性を持つエマルジョンをもたらします。

高い制御可能性：液滴サイズは、電力や時間などのパラメーターを調整することで正確に制御できます。

大量の乳化剤は必要ありません：強力な機械的力により、界面活性剤への依存が減少します。

スケーラビリティ：実験室スケールから産業流量まで直線的にスケーラブル。

課題と考慮事項：

材料の互換性：ギ酸は金属に対して腐食性であるため、システム材料（プローブ、原子炉など）は耐食性（例、チタン合金、特定のステンレス鋼、またはガラス）でなければなりません。

長期エマルジョン安定性：超音波は非常に細かい液滴を生成する可能性がありますが、適切な乳化剤がなければ、長期貯蔵中に分離が発生する可能性があります。乳化剤の定式化を最適化するには研究が必要です。

燃料特性への影響：潤滑性、粘度、発熱量、低温流動性などの混合燃料の特性の包括的な評価は、既存のディーゼルエンジンとの互換性を確保するために必要です。

コスト：超音波機器と操作のコストは、利益（排出削減と燃料代替）に対して比較検討する必要があります。

安全性：ギ酸は腐食性で刺激的であり、適切な安全上の注意事項が必要です。

まとめ

超音波ディーゼル型酸性酸均質化は、高度な超音波キャビテーション技術を利用して、緑色の添加剤または水素キャリアである形成酸をブレンドする革新的なプロセスであり、ディーゼルと高性能で安定したエマルジョン燃料を生成します。

そのコア値は次のとおりです。

排出量を削減し、ディーゼルエンジンの効率を高めるための潜在的な経路を提供します（酸素化燃料またはシリンダー内の水素生産の添加を介して）。

エマルジョンを準備するための効率的で信頼性が高く、制御可能な方法を提供し、従来の混合技術の制限を克服します。

この技術は現在、主に実験室開発とパイロットフェーズにあります。実際のエンジンでの広範なアプリケーションでは、材料、安定性、コスト、包括的なエンジンベンチテストなど、一連のエンジニアリングの課題に対処する必要があります。しかし、これは間違いなくエネルギーおよび環境分野における非常に有望な研究の方向性です。