Solbrændstoffer fungerer godt under pres

Meget brændstofeffektive nye motordesign kan reducere køretøjers miljøbelastning betydeligt, især hvis motorerne kører på vedvarende ikke-oliebaserede brændstoffer. At sikre disse utraditionelle brændstoffer er kompatible med næste generations motorer var formålet med en ny beregningsundersøgelse om brændstofantændelsesadfærd hos KAUST.

Holdet, ledet af Hong Im på KAUST Clean Combustion Center, undersøgte antændelsen af ​​methanolbaserede brændstofformuleringer. "Methanol betragtes som et lovende brændstof ud fra både økonomiske og miljømæssige synspunkter, "siger Wonsik Song, en ph.d. elev i Im's team. Methanol kan produceres vedvarende som et biobrændstof eller ved en solcelledrevet elektrokemisk reaktion, der frembringer methanol fra kuldioxid. Imidlertid, rent methanolbrændstof er dårligt egnet til de nyeste motordesign.

Konventionelle benzinmotorer bruger en gnist til at antænde brændstoffet. Nogle moderne benzinmotorer kan skifte til kompressionstændingstilstand, fungerer som en dieselmotor under visse betingelser for at maksimere brændstofeffektiviteten. Men methanol er ikke reaktivt nok til kompressionstænding, siger Song. "Vores tilgang er at blande et mere reaktivt brændstof, dimethylether (DME), med methanol for at gøre en brændstofblanding brugbar i kompressionstændingsmotorer, der giver en bedre forbrændingseffektivitet end gnisttændingsmodparten. "

Teamet brugte beregningsanalyse til at undersøge methanol-DME forbrændingskemi. Fordi forbrænding er for kompleks til effektivt at simulere fuldt ud, forskerne genererede først en skeletmodel af den proces, hvor perifere reaktioner er blevet fjernet.

"Ud fra den detaljerede model, herunder 253 kemiske arter og 1542 reaktioner, vi genererede en skeletmodel omfattende 43 arter og 168 reaktioner, der præcist beskriver antændelses- og forbrændingsegenskaberne for methanol og DME, "forklarer Efstathios Tingas, et postdoktor i Im's team.

Forskerne viste, at DME dominerede reaktionsveje under den indledende antændelsesfase og var en yderst effektiv antændelsespromotor. De undersøgte også effekten af ​​at øge den oprindelige lufttemperatur for at simulere de hot spots, der kan udvikle sig inde i motoren. "Ved høje temperaturer, DME forsinker faktisk tændingen lidt, fordi DME -kemi er afhængig af dannelsen af ​​nogle stærkt iltede molekyler, som iboende er ustabile ved højere temperaturer, "Siger Tingas. Dog, ved høje temperaturer bliver methanolen i sig selv meget reaktiv. De undersøgte også DME's virkninger på tændingstiming.

"Denne undersøgelse fungerer som en grundlæggende retningslinje for undersøgelse af antændelse af methanol og DME -blandinger i forbrændingsmotorer med kompressionstændingstilstande, "siger Song. Det næste trin vil være at udføre mere komplekse simuleringer, der inkorporerer virkningerne af turbulens på brændstofantændelse, tilføjer han.