Karbon nanotüplerle zenginleştirilmiş üçüncü nesil propanol/dizel karışımlarının sürdürülebilir dizel alternatifi olarak kullanımı

Abstract

Bu araştırma, çok duvarlı karbon nanotüplerin (MWCNT) propanol-dizel karışımlarında yakıt katkı maddesi olarak kullanımının, sıkıştırma ateşlemeli bir motorun yanma, performans ve egzoz emisyon davranışı üzerindeki etkisini incelemektedir. Test yakıtları, referans yakıt olarak ultra düşük kükürtlü dizel ile karşılaştırılan, kütlece 50, 100 ve 150 ppm MWCNT içeren propanol-dizel karışımlarından oluşmuştur. Deneysel sonuçlar, MWCNT katkılı yakıt karışımlarının motor verimliliğinde önemli iyileşmeler sağladığını göstermektedir; fren termal verimliliğinde %16’ya kadar artış, özgül yakıt tüketiminde ise %5.6’ya kadar azalma gerçekleştiği tespit edilmiştir. Yanma analizleri, MWCNT içeren karışımlar için maksimum silindir içi basınçlarda düşüş ve en yüksek ısı salınım oranında artış olduğunu göstermiştir. Egzoz gazı analizleri, karbondioksit ve azot oksit emisyonlarında sırasıyla %18 ve %42’e kadar azalma olduğunu göstermiştir. Buna karşılık, karbonmonoksit emisyonları az miktarı azalmıştır ve yanmamış hidrokarbon ise artış göstermiştir. Bu deneysel bulgular, MWCNT ile zenginleştirilmiş propanol-dizel karışımlarının, sıkıştırma ateşlemeli motorlarda termal verimliliği rağmen artan karbon monoksit ve hidrokarbon oluşumu azalmak için daha ileri iyileştirmeye ihtiyaç vardır.

This investigation examines the influences of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) as an additive in propanol-diesel blends on the combustion, performance, and exhaust emission behavior of a compression ignition engine. Test fuels comprised propanol-diesel blends with MWCNT addition of 50, 100, and 150 ppm, evaluated against ultra-low sulfur diesel as the reference fuel. Experimental results revealed that MWCNT-enhanced blends showed significant enhancements in engine efficiency, with brake thermal efficiency exhibiting improvements of up to 16% and brake specific fuel consumption showing reductions of up to 5.6% relative to baseline diesel. Combustion analysis indicated reduced maximum in-cylinder pressures and elevated peak heat release rates for MWCNT-containing blends. Exhaust gas analysis revealed carbon dioxide and nitrogen oxide emissions exhibited reductions up to 18% and 42%, respectively, compared to diesel fuel. However, carbon monoxide emissions were slightly lower and an increase in unburned hydrocarbon was observed. These experimental findings indicate that MWCNT-enhanced propanol-diesel blends represent a viable approach for improving compression ignition engine thermal efficiency though further optimization is required to mitigate CO and HC formation.