Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Giver en renere forbrænding

Nedbrydningen af ​​DEC blev evalueret ved hjælp af en laserstråle, der passerede gennem et kompliceret system af spejle og linser (nederst), før den nåede stødrøret (øverst til venstre). Kredit:© 2017 KAUST

Et tilsætningsstof til konventionelt brændstof bestående af oxygenerede organiske forbindelser kan hjælpe med at reducere frigivelsen af ​​forurenende stoffer til atmosfæren under forbrænding af fossile brændstoffer. Forskere fra KAUST har nu fastslået, hvordan disse potentielle tilsætningsstoffer nedbrydes under forbrændingsrelevante forhold.

Valg af et passende additiv til en brændstofblanding afhænger af en god forståelse af dens kinetiske adfærd under forbrændingsforhold. På grund af deres evne til at brænde rent, organiske forbindelser, der indeholder mere end 33% ilt efter masse, er for nylig dukket op som potentielle tilsætningsstoffer til konventionelle brændstofblandinger.

Specifikt, diethylcarbonat (DEC), som omfatter 40,6 vægtprocent ilt, forventes at lette ren forbrænding af dieselbrændstoffer. Også, takket være dets høje kogepunkt, det kan reducere flygtigheden af ​​blandede brændstoffer, hvilket er ønskeligt i varmt vejr for at minimere dampopbygning, der blokerer brændstofledninger. Imidlertid, dens termiske nedbrydning er stadig dårligt forstået.

For at udfylde dette videnshul, Binod Raj Giri og kolleger har nu evalueret virkningerne af tryk og temperatur på nedbrydningen af ​​DEC. Med samarbejdspartnere fra University of Miskolc, Ungarn, forskerne vurderede nedbrydningskinetikken af ​​DEC ved at overvåge udviklingen af ​​ethylen, et af reaktionsprodukterne, i realtid ved hjælp af en justerbar CO2-gaslaser. "Vi udvalgte omhyggeligt laserbølgelængden for at minimere interferenser fra andre reaktionsmellemprodukter, siger ph.d.-studerende, Muhammad AlAbbad, som udførte disse eksperimenter på universitetets lavtryksstødrørsanlæg.

Forskerne kombinerede eksperimenter med teoretiske beregninger for at "give et detaljeret og pålideligt kinetisk billede for nedbrydningen og dens produkter, " siger Giri.

Giris team havde tidligere opdaget, at den funktionelle carboxylatgruppe havde en lille effekt på nedbrydningen af ​​organiske estere kaldet ethylpropionat og ethyllevulinat. "Dette motiverede os til at finde ud af, om det samme fænomen ville ske for DEC, som har et iltatom mere i sit kulstofskelet end estere, " han siger.

Forskerne fandt ud af, at det ekstra oxygenatom destabiliserede carbonatet ved at sænke reaktionsenergibarrieren markant, derved øger reaktiviteten.

Ifølge Giri, disse resultater vil kaste lys over anvendeligheden af ​​biodieselbrændstoffer, som består af forskellige methyl- og ethylestere, til moderne dieselmotorer og motorhybrider. Også, de vil hjælpe med at tydeliggøre blandingseffekten af ​​estere og carbonater med konventionelle brændstoffer.

Giris team undersøger i øjeblikket nedbrydningsveje for glycerolcarbonat, som har et højere iltindhold end DEC. "Dette molekyle kan være endnu mere attraktivt end DEC med hensyn til sodreduktion og miljøpåvirkning, " tilføjer han.


Varme artikler