可持续的Gossypium arboreum生物柴油生产使用工业废物异质催化剂用于RCCI发动机应用

科学领域:

• 可持续能源和燃烧科学.
• 用于生物燃料生产的催化和化学工程.
• 优化内燃机的性能. 内燃机的性能优化.

背景情况:

• 工业废物催化剂为生物柴油生产提供了一个可持续的途径.
• 生物柴油在反应性控制的压缩点火 (RCCI) 模式下可以增强直接注入 (DI) 柴油发动机的燃烧.
• 减少氧化物 (NOx) 和烟雾等排放对于柴油发动机至关重要.

研究的目的:

• 使用工业废物多洛米特催化剂生产棉甲基 (CSME) 生物柴油.
• 为了评估使用RCCI模式与n-butanol的DI柴油发动机中CSME-柴油混合物的性能和排放.
• 优化生物柴油生产和发动机燃烧,以提高效率和减少对环境的影响.

主要方法:

• 通过使用工业废弃物多洛米特催化剂在通过响应表面方法 (RSM) 与中央复合设计 (CCD) 确定的优化条件下通过转化合成生物柴油.
• 使用X射线衍射 (XRD),里埃变换红外光谱学 (FTIR) 和布鲁纳尔-埃梅特-泰勒 (BET) 分析进行催化剂表征.
• 在常规模式下使用柴油和CSME混合物进行发动机测试,并在RCCI模式下使用CSME100和n-butanol注入不同能量份额 (10%,20%,30%) 使用电子初级燃料注入系统 (EPFI) 进行发动机测试.

主要成果:

• 使用n-butanol注入的RCCI燃烧模式显著提高了车热效率 (BTE) 高达22.25%,并降低了车特定燃油消耗 (BSFC) 高达23.33%,使用CSME100 + 30%的n-butanol混合物.
• 在RCCI模式下,同时降低了烟雾不透明度 (高达58.07%) 和NOx排放 (高达41%).
• 观察到未燃烧的碳化合物 (HC) 和一氧化碳 (CO) 排放量略有增加 (分别为28.13%和27.37%).

结论:

• 工业废物多洛米特是可持续CSME生物柴油生产的有效催化剂.
• 使用CSME生物柴油和n-butanol注射的RCCI燃烧策略为提高柴油发动机性能和减少关键排放提供了一个有希望的方法.
• 这项研究强调了废物衍生催化剂和先进燃烧模式的潜力,以实现更清洁,更高效的柴油发动机运行.