Специалисты из Нигерии предлагают относительно простое и неожиданное решение этой серьезной проблемы: добавить в дизель… воду. Научные сотрудники Федерального технологического университета Оверри проанализировали десятки работ, посвященных технологии водно-дизельной эмульсии (Water-in-Diesel Emulsion, WiDE). Речь идет не о том, чтобы просто плеснуть воду в бак, а о специально приготовленном топливе, в котором микроскопические капли воды равномерно распределены в дизеле с помощью поверхностно-активных веществ — сурфактантов. Такие эмульсии при правильной рецептуре остаются стабильными до 60 дней.
На первый взгляд идея звучит парадоксально: вода и двигатель — обычно плохое сочетание. Но в камере сгорания с эмульсией происходит любопытный эффект. При впрыске и воспламенении топлива заключенная в каплях вода мгновенно превращается в пар и расширяется, вызывая так называемую «микровзрывную» атомизацию. Топливо дополнительно дробится на еще более мелкие капли и лучше перемешивается с воздухом. Это улучшает полноту сгорания, а присутствие воды одновременно снижает пиковую температуру в цилиндре.
Сочетание этих факторов дает двойную выгоду: низшая температура уменьшает образование оксидов азота (NOx), а более полное сгорание топлива снижает выброс сажи и твердых частиц. Обзор показал, что по сравнению с обычным дизелем водно-дизельная эмульсия может уменьшать выбросы NOx до 67%, а твердых частиц — до 68%. При этом во многих экспериментах ученые фиксировали рост тормозного термического КПД — то есть двигатель эффективнее превращал энергию топлива в полезную работу, а не в лишний нагрев.
Одно из ключевых условий успеха — правильный подбор сурфактантов. Именно они заставляют воду и дизель, которые в норме практически не смешиваются, образовывать устойчивую, однородную смесь. Нестабильная эмульсия способна расслаиваться, ухудшая работу двигателя и повышая риски. Авторы работы отмечают, что лучшие результаты дают комбинированные системы сурфактантов, оптимизированные сразу по устойчивости и качеству сгорания.
Важное преимущество WiDE в том, что технология почти не требует перестройки самих двигателей: речь идет о модификации топлива, а не сложных доработках мотора или выхлопной системы. Это делает ее привлекательной как для развитых стран, так и для государств с ограниченными ресурсами, где парк техники обновляется медленно.
Авторы подчеркивают, что водно-дизельные эмульсии не являются единственным решением и не заменяют другие технологии — от биодизеля до современных систем очистки выхлопных газов. Скорее, это потенциально мощное дополнение, которое может еще сильнее сократить выбросы там, где полностью отказаться от дизеля в ближайшие годы невозможно.
Перед учеными все еще остается ряд вопросов: какие комбинации сурфактантов оптимальны, как скажется длительная эксплуатация эмульсий на износе деталей, насколько экономически выгодно промышленное внедрение WiDE? Для ответов нужны дополнительные испытания и ресурсные тесты. Тем не менее, выводы обзора обнадеживают: простой на первый взгляд прием — грамотно «разбавленный» водой дизель — может стать важной ступенью на пути к более чистому транспорту и энергетике, пока мир движется к полному переходу на низкоуглеродные источники энергии.
Ранее в России нашли способ сделать дизельную технику экологичнее.
Источник: hi-tech.mail.ru