بررسي تجربي تاثير نانو كاتاليست هيبريدي همگن بر پايه نانو لوله‌هاي كربني در سوخت ديزل (گازوئيل) بر عملكرد و آلاينده‌هاي موتورهاي ديزل

Experimental Investigation of Hybrid Homogenous Carbon Nanotube Catalyst Effect on Diesel Fuel Combustion Performance and Emission in Diesel Engines

این تحقیق به ساخت یك نانو ساختار (كاتالیست) هیبریدی بر پایه نانو لوله‌های كربنی چند دیواره (MW-CNT) برای كاهش آلاینده‌های سوخت دیزل (گازوئیل) شامل تركیبات اكسیدهای نیتروژن (NOx)، مونوكسید كربن (CO)، هیدروكربن‌های نسوخته (HC) و دوده (SOOT) و همچنین بهبود عملكرد سوخت در پارامترهای موتور شامل توان، گشتاور و كاهش مصرف سوخت می‌پردازد. نانو ساختار هیبریدی شامل اكسید سریم بر پایه نانو لوله‌های كربنی با قطرهایی در محدوده nm 10-7 دارای عامل آمیدی جهت همگن شدن كاتالیست در سوخت، در سه غلظت 30، 60 و ppm 90 به گازوئیل اضافه شد و آزمون‌های عملكرد و آلاینده‌ها توسط موتور دیزل مدل OM355 EUІІ ساخت شركت ایدم (تحت لیسانس شركت مرسدس بنز آلمان) انجام شد. نانو بودن ذرات كاتالیست و در نتیجه سطح بالای تماس با سوخت و همچنین توزیع‌پذیری مناسب در سوخت همراه با انجام واكنش اكسیداسیون كاتالیستی، باعث پیشرفت مسیر واكنش احتراق به سمت احتراق كامل شده و موجب كاهش آلاینده‌های سوخت شامل تركیبات اكسیدهای نیتروژن (NOx) حداكثرتا 84/17% كاهش، مونوكسید كربن (CO) حداكثرتا 7/12% كاهش، هیدروكربن‌های نسوخته حداكثرتا 77/30% كاهش و دوده حداكثر تا 63/20% كاهش پیدا كرد. همچنین بهبود عملكرد در پارامترهای موتور شامل توان حداكثرتا 77/3% افزایش، گشتاور بسته به نوع سوخت حداكثرتا 44/1% افزایش و كاهش مصرف سوخت ویژه ترمزی (حداكثرتا 74/4% كاهش) مشاهده شد.  

A hybrid nanocatalyst based on multiwall carbon nanotube was synthesized and added to diesel fuel to improve NOx, CO, uncombustioned hydrocarbons (HC), and soot emissions as well as diesel engine performance including power, torque, and fuel consumption. The applied nanostructure includes the hybrid of cerium oxide and carbon nanotubes of 7-10 nm size, functionalized by an amide group to homogenize the catalyst and fuel mixture. The nanocatalyst was added to the diesel fuel at concentrations of 30, 60, and 90 ppm respectively, and the performance and emissions tests were carried out using OM355 EU2 diesel engine (Idem Co. Iran, under the license of German Mercedes Benz Co.). The nanosized catalyst, and hence the high contact area of the catalyst-fuel, the proper distribution of the catalyst in the fuel, and the occurrence of catalyst oxidation reaction will result in the enhancement of combustion reaction and decreasing the amount of emitted component including NOx (max 17.84%), CO (max 12.7), HC (max 30.77%), and soot (max 20.63%); also, the performance, including a maximum increase of 3.77% and 1.44% respectively in the produced power and torque and a maximum decrease of 4.74% in bsfc, was improved.