طرح پژوهشی دانشجویی خاتمه‌یافته در حوزه مهندسی انرژی‌های تجدیدپذیر؛

بررسی تجربی مشخصات شیمی - فیزیکی نانو دیزل - نانو بیودیزل هیبریدی و بهبود عملکرد فرایند احتراق موتور توسط نانوساختارهای ترکیبی چندگانه

دانشجو : مرجان مهرعلی

مقطع تحصیلی:  کارشناسی ارشد

 استاد راهنما: دکتر امیرحسین زمزمیان- دکتر محمد پازوکی

زمینه کاربرد پروژه:  استفاده از نانو مواد در سوختهای زیستی، دیزل نیروگاهها و جایگاه های سوخت.

 خلاصه پروژه : افزایش روزافزون جمعیت و به تبع آن افزایش تقاضا برای انرژی از یک‌ طرف و کاهش منابع سوخت ‌های فسیلی که منبعی محدود دارند از طرف دیگر، دانشمندان و محققان را به این امر وا داشته تا دنبال راه حلی جایگزین و منابع انرژی تجدیدپذیر برای برطرف‌کردن این مشکل بزرگ و اساسی باشند. یکی از آسان‌ترین و مهم‌ترین راه‌ها افزودن نانوذرات به سوخت‌های فسیلی می‌باشد، راه‌ حل دیگر نیز می‌تواند استفاده از سوخت ‌های پاک و تجدیدپذیر را در نظر گرفت؛ اما استفاده هر دو این راه‌ حل ‌ها در کنار هم بسیار مطلوب‌تر می‌باشد. در این پژوهش در ابتدا چهار نانوذره Al₂O₃، SiO₂، CuO و Co₃O₄ از میان نانوذرات مختلف بر اساس بیشترین میزان پایداری انتخاب شدند. با درنظرگرفتن پارامترهای مختلف پراکنده کردن نانوذرات در سوخت دیزل غلظت بهینه و شرایط بهینه برای بیشتری پایداری بدون افزودن سورفکتانت برای دو ترکیب مختلف نانوسوخت هیبریدی دوگانه و چهارگانه به دست آمد. سپس بیودیزل که سوختی سبز و قابل تجزیه در محیط‌زیست می‌باشد از روغن پسماند یک رستوران در تهران، به روش ترانس استریفیکاسیون تولید شد. برای تولید بیودیزل از الکل متانول با نسبت مولی 1:9 روغن به الکل، کاتالیست هیدروکسید پتاسیم به نسبت وزنی 1% روغن استفاده شد و دمای واکنش در ℃60 ثابت باقی ماند. سرانجام پنج ترکیب سوختی مختلف با نام‌های D100، B100، B20،B20AS40 و B20ASCC40 درست شد که ترکیب B20AS40 شامل 20%حجمی بیودیزل، 20ppm از هر نانوذره  Al₂O₃ و SiO₂، و ترکیب B20ASCC40 شامل 20%حجمی بیودیزل، 10ppm از هر نانوذره  Al₂O₃، SiO₂، CuO و Co₃O₄ می باشد. مشخصات فیزیکوشیمایی آن ها بررسی و ارزیابی گردید و درنهایت پارامترهای عملکردی این سوخت‌ها در موتور دیزل مانند توان، گشتاور، بازدهی حرارتی و مصرف ویژه سوخت محاسبه شدند. نتایج نشان داد که برخی خواص مانند چگالی، گرانروی و شاخص ستان تغییر چشم‌گیری نکردند، اما افزودن نانوذرات هیبریدی دوگانه و چهارگانه باعث بهبود سایر خواص مانند ارزش حرارتی، نقطه ابری شدن و نقطه اشتعال می‌شوند. هم چنین پارامترهای عملکردی موتور دیزل مانند مصرف ویژه سوخت و بازده حرارتی ترمزی بهبود قابل‌ملاحظه‌ای داشتند.