Onderzoekers gebruiken geavanceerd licht om te laten zien hoe verschillende biobrandstoffen zich gedragen

Voertuigen zijn geëvolueerd om efficiënter en geavanceerder te worden, maar hun brandstof is niet noodzakelijk met hen mee geëvolueerd. Het Department of Energy is vastbesloten om schonere verbranding en hernieuwbare alternatieven voor benzine te identificeren, en door het werk van twee UCF-onderzoekers is de DOE een stap dichter bij dat doel.

Onderzoeksingenieur Anthony C. Terracciano en universitair hoofddocent Subith Vasu hebben een model ontwikkeld waarmee motorontwerpers, brandstofchemici en federale agentschappen kunnen bepalen of bepaalde biobrandstoffen moeten worden geïmplementeerd als alternatieve brandstof voor voertuigen.

Het onderzoek werd uitgevoerd als onderdeel van het DOE’s Co-Optimization of Fuels and Engines-initiatief, beter bekend als Co-Optima. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in Nature Wetenschappelijke rapporten.

“We werkten samen met wetenschappers van verschillende Amerikaanse overheidslaboratoria om onze onderzoeksstrategie te bedenken”, zegt Vasu.

In eerder Co-Optima-onderzoek hebben Vasu en zijn team vijf van de meest veelbelovende biobrandstoffen getest, waaronder ethanol. Voor dit onderzoek bestudeerden Vasu en zijn team de biobrandstof diisobutyleen (DIB), een natuurlijk bijproduct van suiker.

“DIB is niet geselecteerd vanwege zijn belofte als potentiële drop-in biobrandstof voor benzinemotoren op basis van verschillende factoren, waaronder de productiekosten, compatibiliteit met de bestaande infrastructuur, brandstof- en verbrandingseigenschappen”, zegt Vasu.

Met behulp van de Advanced Light Source, een krachtige deeltjesversneller van het Lawrence Berkeley National Laboratory, konden ze 46 moleculen identificeren die aanwezig zijn in de vlammen van DIB tijdens ontsteking. Dit is de eerste keer dat DIB met deze apparatuur is onderzocht.

“Ons werk identificeert specifiek de hoeveelheid van 46 moleculen die aanwezig zijn in de verbrandingsomgeving van DIB net na ontsteking”, zegt Terracciano. “Dit biedt een ongekend rijk raamwerk dat ingenieurs en wetenschappers kunnen gebruiken om een ​​volledig begrip te krijgen van de reactieomgeving met behulp van deze DIB-brandstoffen.”

De onderzoekers onderzochten de twee meest voorkomende bronnen van DIB, de alfa- en bètastrengen. Ze creëerden een verbrandingsgebeurtenis in een jet-roerreactor, een volume dat continu wordt geroerd, onder vaste omstandigheden. De chemische reacties werden vervolgens geremd om een ​​moleculaire straal te creëren die werd gebombardeerd met ultraviolet licht van de ALS om ionen te genereren.

Dit model kan door elk bureau gemakkelijk worden geïmplementeerd en de kennis zal brandstofontwikkelaars helpen om een ​​product veel sneller te vervaardigen.

“De brandstofchemie voor voertuigen is complex vanwege het ontwerp en de overwegingen van motoren, ondersteunende infrastructuur en emissies”, zegt Terracciano. “Brandstofingenieurs moeten ervoor zorgen dat de verkochte brandstoffen passen binnen de grenzen van de octaannorm. Door de verbrandingseigenschappen van specifieke brandstofcomponenten te kennen, kunnen mengsels worden vervaardigd met minder empirische tests.”