کاهش مصرف سوخت و آلاینده‌های موتورهای دیزلی با نقاط کربنی

به گزارش پایگاه خبری راد، دکتر احسان‌الله اتفاقی، دانش‌آموخته مقطع دکتری دانشگاه تربیت مدرس و از محققان این طرح کاربرد نانو ذرات فلزی و اکسید فلزی در ترکیب سوخت‌های دیزلی را راهکاری برای کاهش مصرف سوخت و مشکلات مربوط به استفاده از آنها در خودروها دانست.

وی افزود: از آنجایی‌که نانو ذرات فلزی و اکسید فلزی ممکن است بر ارگانیسم‌های زنده آثار سمی باقی بگذارند، استفاده از نانو ذرات کربنی زیست ‌تخریب‌پذیر می‌تواند تا حدودی این ‌گونه مشکلات را کاهش دهد از این رو در این طرح با به‌کارگیری نقاط کربنی در ترکیب سوخت موتورهای دیزلی، تلاش شده تا مصرف سوخت این موتورها کاهش یابد.

اتفاقی، ادامه داد: استفاده از ترکیب سنتز شده در این طرح که متشکل از سوخت دیزل، بیودیزل، آب و نقاط کربنی است، علاوه بر کاهش مصرف سوخت موجب افزایش کارایی موتور و همچنین کاهش قابل‌ توجه گازهای آلاینده خروجی از جمله اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن‌های نسوخته می‌شود.

این محقق خاطر نشان کرد: در موتورهای احتراق داخلی عواملی نظیر مخلوط نشدن مناسب سوخت و هوا، نبود اکسیژن کافی و وجود ناخالصی در سوخت منجر به احتراق ناقص شده و این موضوع معضلاتی از قبیل افزایش مصرف سوخت و تشکیل گازهای آلاینده را در پی دارد.

وی در عین حال با تاکید بر اینکه حضور نقاط کربنی به‌ دو صورت می‌تواند موجب بهبود عملکرد احتراقی موتور شود، یادآور شد: در روش اول فرایند "اتمیزه" (ذره‌ای) شدن سوخت را بهبود می‌بخشد و اختلاط سوخت و هوا به نحو بهتری انجام می‌گیرد و از سوی دیگر وجود گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار بر روی سطح نانوذرات موجب می‌شود کمبود اکسیژن در محفظه‌ احتراق جبران شود.

اتفاقی، به مراحل انجام طرح اشاره کرد و گفت: پس از سنتز نانو ذرات کربن کوانتوم دات انواع آزمون‌های مشخصه‌یابی شامل آنالیزهای الگوی طیفی اشعه‌ی ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فوتولومینسانس، آنالیز ترموگراویمتری (TGA)، توزیع اندازه‌ ذرات (DLS) و تصویربرداری HRTEM انجام شد.

وی با بیان اینکه پس از افزودن مواد به سوخت دیزل و تولید نانوسوخت امولوسیونی به‌منظور ارزیابی نمونه‌ها از آزمون موتور استفاده شد، خاطر نشان کرد: برای این منظور از یک موتور دیزل تک سیلندر متصل به یک دینامومتر ادی کارنت استفاده شد. در این آزمون پارامترهای عملکردی موتور شامل توان، گشتاور و مصرف ویژه‌ سوخت ترمزی و همچنین اندازه‌گیری آلاینده‌های خروجی اگزوز شامل NOx، HC (هیدروکربن)و CO (مونواکسید کربن) انجام شد.

این محقق به نتایج به دست آمده از آزمون‌های این طرح اشاره کرد و افزود: نتایج به دست آمده نشان داد برای ترکیب حاوی 15 درصد بیودیزل، 5 درصد آب و 60 ppm نانوذرات کوانتوم دات، توان موتور به میزان 21 درصد نسبت به سوخت B15 خالص افزایش و مصرف سوخت ویژه‌ ترمزی حدود 13 درصد (10 درصد به‌ صورت مستقیم و 3 درصد به ‌صورت غیر مستقیم) کاهش می‌یابد.

به گفته وی، کاهش آلاینده‌های NOx و HC به ترتیب 4 و 23 درصد نسبت به سوخت B15 خالص از دیگر دستاوردهای این طرح به شمار می‌رود.

این تحقیقات از سوی دکتر احسان‌الله اتفاقی دانش‌آموخته‌ مقطع دکتری و دکتر برات قبادیان، دکتر غلامحسن نجفی و دکتر محمدهادی خوش تقاضا از اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس و با همکاری دکتر علیمراد رشیدی عضو هیأت علمی پژوهشگاه صنعت نفت اجرایی شده و نتایج آن در مجله Renewable Energy با ضریب تأثیر 4.9 به چاپ رسیده ‌است.