廃魚油バイオディーゼル/バイオエタノール/ディーゼル燃料ブレンドの物理的特性、エンジン性能、および排出ガス

Jun 17, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14024 (2023) この記事を引用

メトリクスの詳細

現在の研究では、廃魚油 (WFO) バイオディーゼル、バイオエタノール、石油ディーゼルを含むさまざまな三成分混合燃料の物理化学的、エンジン性能、排気ガスが調査されています。 WFO バイオディーゼルは廃魚油からエステル交換法により調製されました。 動粘度、密度、引火点、流動点、曇点、発熱量などのさまざまな物理化学的特性がさまざまな燃料混合物について測定され、純粋な石油ディーゼルと比較されています。 エンジンの性能と排気ガスも、1800 rpm の全負荷条件で単気筒ディーゼル エンジンを使用し、さまざまな混合燃料を使用して研究されました。 三成分混合燃料のエンジントルク、エンジン出力、熱効率は、純粋な石油ディーゼルと比較して、それぞれ平均して 2.45%、9.25%、2.35% 減少することがわかりました。 平均ブレーキ比燃料消費量も、純粋な石油ディーゼルと比較して 10.44% 増加しました。 一酸化炭素 (CO)、二酸化炭素 (CO2)、未燃炭化水素 (UHC)、窒素酸化物 (NOx) の排出量も測定されました。 また、三成分混合燃料を使用すると、純粋な石油ディーゼルと比較して、CO 排出量が平均 50.55%、UHC 排出量が 43.87% と大幅に削減されることもわかりました。 NOx の排出量も、純粋な石油ディーゼルと比較して平均 28.25% 増加しました。 また、NOx 排出量は、三元燃料混合物の WFO バイオディーゼルとバイオエタノールの含有量を調整することによって調整できることも判明しました。

化石燃料資源の枯渇、化石燃料の燃焼によって引き起こされる炭素酸化物 (COx)、窒素酸化物 (NOx)、未燃炭化水素 (UHC)、特定物質 (PM) 排出などの汚染は、化石燃料利用に関する最も懸念される問題です1。 、２． したがって、研究者は常に化石燃料の適切な代替品を探しています。 太陽エネルギー、風力エネルギー、波エネルギー、地熱エネルギーは興味深い再生可能エネルギー源です。 再生可能エネルギー資源の 1 つであるバイオ燃料は、バイオ燃料の仕様がディーゼル燃料と類似しているため、同様の化石燃料用途に適用できます。 バイオ燃料の種類とその用途に応じて、バイオ燃料は単独で使用することも、化石燃料と組み合わせて使用​​することもできます。 たとえば、純粋なバイオディーゼルはボイラー燃焼システムに適用できますが、バイオディーゼルと石油ディーゼルの混合物は内燃エンジンに適用できます3、4、5、6。

バイオエタノールは再生可能で環境に優しいバイオ燃料であり、砂糖、デンプン、セルロース系原料から発酵および加水分解プロセスによって生産できます6。 砂糖、トウモロコシ、小麦、ジャガイモ、茎、干し草、農業廃棄物、糖蜜、大型藻類、微細藻類、海藻などのさまざまな原材料が、バイオエタノール生産の原料となる可能性があります7,8。 砂糖、トウモロコシ、ジャガイモなどの原料は、バイオ燃料生産の第一世代原料に該当する食用資源ですが、食料対燃料の議論のため、バイオエタノール生産には推奨されません。 農業廃棄物、糖蜜、大型藻類、微細藻類、海藻をバイオ燃料原料として利用することは、この問題に対する適切な解決策となる可能性があります9。 バイオエタノールはディーゼル エンジンの単一燃料として使用できないため、石油ディーゼルと混合する必要があります1,10。 ディーゼル/バイオエタノール混合燃料を使用すると、予混合燃焼率の増加、熱効率の向上、排煙の削減などの利点があります1。 ただし、ディーゼル燃料へのバイオエタノールの添加には、ディーゼル中でのバイオエタノールの溶解度の制限、低温条件下での燃料相分離の可能性、セタン価、発熱量、燃料仕様などの一部の燃料仕様に対するバイオエタノールの悪影響など、いくつかの課題があります。引火点11、12。 ディーゼル/バイオエタノール燃料混合物における相分離の問題を解決するには、乳化剤または共溶媒の添加が推奨されます。 エステルはブレンド特性を改善し、燃料ブレンドに対するバイオエタノールの悪影響をカバーできるため、さまざまな共溶媒の候補の中でエステルの適用が推奨されます10、13。