کاهش انتشار آلاینده‌های خودروها با نانوذرات اکسید فلزی

محققان در طرحی تحقیقاتی، اثر کاربرد نانوذرات اکسید فلزی به عنوان افزودنی سوخت را بر کاهش میزان آلاینده‌های مضر و بهبود عملکرد موتور دیزل مورد بررسی قرار داده‌اند.

به گزارش خبرگزاری هدف  به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، یکی از مشکلات مهم دنیای امروز که همه‏ ما به صورت روزمره با آن دست وپنجه نرم می‌کنیم، موضوع آلودگی هواست و یکی از منابع مهم این آلودگی، خودروها هستند.

انتشار آلاینده‌ها به محیط زیست، تهدیدی جدی برای سلامت انسان به شمار می‌رود. تمام صنایع تولید کننده‌ این آلاینده‌ها موظفند که اقدامات مناسب را به منظور کاهش هرچه بیشتر انتشار این مواد مضر انجام دهند و صنعت خودرو نیز از این قاعده مستثنی نیست. از این رو پروژه ای بدین منظور در دانشگاه فردوسی مشهد انجام گرفت.

مینا مهرگان، دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد، هدف از انجام این پروژه را کاهش انتشار آلاینده‌های زیست محیطی از موتور دیزل بدون داشتن اثر منفی بر بازده موتور و میزان مصرف سوخت آن عنوان کرد.

وی گفت: برای دستیابی به این هدف، یکی از فناوری‌های بکارگرفته شده در این تحقیق، استفاده از نانوذرات به عنوان افزودنی سوخت بوده است. برای این منظور از دو نانوذره اکسید منگنز و اکسید کبالت بهره گرفته شده است.

مهرگان عنوان کرد: در این پژوهش اثر بکارگیری همزمان دو روش پیش از احتراق و پس از احتراق در موتور دیزل، بر میزان انتشار آلاینده‌ها و عملکرد موتور مورد مطالعه قرار گرفته است.نانوذره اکسید منگنز و اکسید کبالت به افزودن نانوذرات به سوخت پایه (به عنوان روش پیش از احتراق) بر انتشار آلاینده‌ها و عملکرد موتور مورد مطالعه قرار گرفت.

به گفته‌ این محقق، سیستم کاهش انتخابی کاتالیستی (SCR) یکی از کارآمدترین روش‏ها برای کاهش انتشار آلاینده‏ی NOx است که از یک بستر کاتالیستی و سیستم تزریق ماده‏ کاهنده (محلول اوره یا آمونیاک) تشکیل شده است.

به گفته وی، در این سیستم، با تزریق ماده‏ کاهنده به داخل گازهای خروجی از اگزوز موتور و سپس ورود مخلوط حاصل به بستر کاتالیستی، کاهش آلاینده‏ NOx به مولکول‏های نیتروژن و آب رخ می‏ دهد.

مهرگان ادامه داد: به منظور کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، در این طرح مخلوطی از سوخت بیودیزل-دیزل با نسبت ۲۰ درصد بیودیزل (B۲۰) به عنوان سوخت پایه استفاده شده که پس از افزودن نانوذرات مورد نظر به سوخت مورد مطالعه، برای ارزیابی نانوسوخت ‏های بدست آمده از آزمون ‏های موتور استفاده شده است.

وی عنوان کرد: در این راستا، آزمایش‌ها بر روی یک موتور دیزل چهارسیلندر متصل به ژنراتور انجام شده و آلاینده‏ های NOx، CO و HC و نیز پارامترهای عملکردی موتور شامل مصرف مخصوص سوخت ترمزی و بازده حرارتی ترمزی مورد اندازه ‏گیری قرار گرفته ‏اند.

به گفته‌ این محقق، مهم‌ترین دستاورد این کار تحقیقاتی، کاهش انتشار آلاینده‌ها همزمان با بهبود نسبی عملکرد موتور بوده است. در واقع نتایج حاکی از این بوده که با استفاده از این نانوافزودنی‌ها، آلاینده‌های NOx و مونوکسید کربن به ترتیب به میزان حداکثر ۴۰ و ۲۵ درصد کاهش داشته و افزون بر آن کاهش حداکثری ۴ درصدی در مصرف سوخت نیز به دست آمده است.

مهرگان گفت: از آنجا که سیستم مورد مطالعه در این کار تحقیقاتی، موتور دیزل بوده است؛ بدین ترتیب، صنعت خودرو هدف مستقیم این پژوهش محسوب شده و نتایج طرح حاضر برای کاهش انتشار آلاینده‌های منتشر شده از اگزوز خودروهای دیزل به محیط زیست بسیار مهم است.

مینا مهرگان- دانشجوی مقطع دکتری مهندسی مکانیک از دانشگاه فردوسی مشهد و دکتر محمد مقیمان، عضو هیأت علمی این دانشگاه در انجام این تحقیقات همکاری داشته‌اند. نتایج این کار، در مجله‌ Fuel با ضریب تأثیر ۴/۹ ( جلد ۲۲۲، سال ۲۰۱۸، صفحات ۴۰۲ تا ۴۰۶) به چاپ رسیده است.