شماره مدرك
19557
شماره راهنما
16904
پديد آورنده
بهلول، سجاد
عنوان
تهيه يك بيوديزل بر پايه روغنكرچك و بهبود ويژگيهاي آن بهكمك افزودنيهاي نانوفروسين، نانوذرههاي زيركونيوم اكسيد و نانوصفحههاي كربن نيتريد گرافيتي(g-C3N4)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
نانو
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1403
صفحه شمار
ده، 76ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
سوخت فسيلي , گازوئيل , بيوديزل , فروسين , زيركونيوم(IV) اكسيد , كربن نيتريد گرافيتي , مكمل سوخت
تاريخ ورود اطلاعات
1403/05/15
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
شيمي
دانشكده
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1403/05/22
كد ايرانداك
1444854
چكيده فارسي
چكيده
در دنياي ما، با توجه به پيشرفتهاي صنعتي و مدني، نياز روز افزون به سوختها در حال افزايش است كه بزرگترين و اقتصاديترين منابع سوخت، سوختهاي فسيلي هستند. اما با توجه به بحران تجديدناپذير بودن سوختهاي فسيلي و همچنين بالا بودن آلايندگي آنها، جامعه جهاني به دنبال سوختهاي جايگزين مناسب و مقرون به صرفه است. در اين بين، بهترين سوخت تجديدپذير، سوخت بيوديزل است. منابع توليد سوخت بيوديزل در دسترس بوده و همچنين آلايندگي بسيار كمتري نسبت به سوختهاي فسيلي دارند. در بين گياهان داراي دانههاي روغني غيرخوراكي، دانه گياه كرچك بسيار مورد توجه قرار گرفته است، زيرا شرايط كشت آن آسان است و اين گياه مقاومت بالايي در برابر شرايط اقليمي سخت دارد. استفاده مستقيم از سوخت بيوديزل به دليل سايش اجزاء پمپ سوخت، تبخير آرام و زاويه پاشش كم امكانپذير نيست. در نتيجه، از طريق تركيب كردن ديزل و بيوديزل، اين مشكلات تا حد زيادي كاهش مييابند. همچنين، براي بهبود ويژگيهاي سوخت، شامل افزايش عدد ستان، كاهش نقطه تاخير احتراق، كاهش گازهاي گلخانهاي، كاهش BSFC و افزايش BTE، از نانوذرههاي افزودني استفاده ميشود. دراين پژوهش، با استفاده از روش ترانساستريفيكاسيون (تبديل تريگليسريد به استر)، سوخت بيوديزل توليد شد. سپس، سوخت بيوديزل وگازوئيل خالص با نسبت 20 به 80 (درصد حجمي) تركيب و با عنوان سوختB20 نام گذاري شد. درادامه، از نانوذرههاي زيركونيوم(IV) اكسيد (ZrO2)، فروسين (Ferrocene)، و كربن نيتريد گرافيتي
(g-C3N4) براي اصلاح ويژگيهاي سوختB20 استفاده شد. با استفاده از آزمونهاي مختلف شامل FE-SEM، EDX، ATR-IR، و XRD، ساختار، اندازه، و شكل نانوذرهها بررسي شدند. به علاوه، سوختهاي B20اصلاح شده با نانوذرههاي مختلف بهصورت جداگانه در آزمايشگاه كنترل كيفيت سوخت از نظر پارامترهاي سوختي شامل عدد اسيدي، گرانروي، دانسيته، نقطه ابري شدن، نقطه ريزش، نقطه اشتعال، عدد خاكستري شدن، عدد ستان، و تعيين ميزان آب ارزيابي شدند. سپس، سوختهاي توليدشده، در آزمايشگاه موتورهاي ديزلي از لحاظ عملكرد و پارامترهاي ويژه موتور ديزلي مانند BSFC (مصرف سوخت ويژه ترمز)، BTE(بازده گرمايي ترمز)، انرژي گرمايي آزاد شده، قدرت ترمز سوخت، و دِبي مصرف سوخت ارزيابي شدند. در نهايت، نتايج آزمونهاي مختلف نشان دادند كه سوختهاي B20 حاوي نانوذرههاي مختلف ميتوانند تاثير زيادي در بهبود ويژگيهاي سوخت ديزل از نظر كيفي وكمي داشته باشند. بنابراين، سوختهاي B20حاوي نانوذرههاي مختلف ميتوانند گزينه مناسبي بهعنوان مكمل سوخت گازوئيل و يا جايگزين سوختهاي فسيلي در صنايع مختلف باشند.
چكيده انگليسي
Abstract
In our world, due to industrial and civil developments, the demand for fuels is increasing day by day, and the largest and most economical sources of the fuels are fossil fuels. However, due to the crisis of non-renewable fossil fuels and their high pollution, the global community is looking for suitable and economical fuels. Meanwhile, the best renewable fuel is known as biodiesel fuels. Sources of biodiesel fuel production are available and also have much less pollution than fossil fuels. Among the plants with non-edible oil seeds, castor seed has received much attention due to its easy cultivation conditions and high resistance against harsh climatic conditions. Direct use of biodiesel fuel is not possible due to wear of fuel pump components, slow evaporation and low injection angle. As a result, these problems are greatly reduced by combining diesel and biodiesel. Also, to improve the fuel features, including increasing cetane index, reducing ignition delay point, reducing greenhouse gases, reducing brake specific fuel consumption (BSFC) and increasing brake thermal efficiency (BTE), additive nanoparticles are used. in this research, biodiesel fuel was produced through the transesterification method (the process of converting triglycerides into esters). Pure biodiesel and diesel fuel were then combined at a ratio of 20 to 80 (percentage by volume (v/v)) and named as B20 fuel. Next, the nanoparticles of zirconium(IV) oxide (ZrO2), ferrocene, and graphite carbon nitride (g-C3N4) were used to modify the characteristics of B20 fuel. Then, different techniques including FE-SEM, EDX, ATR-IR, and XRD were used to investigate the structure, size, and shape of the nanoparticles. In addition, B20 fuels modified with different nanoparticles were evaluated separately in the fuel quality control laboratory to determine the fuel parameters including acid number, viscosity, density, cloud point, pour point, flash point, cetane index, ash number, and water content. Then, the produced fuels were evaluated in the diesel engine laboratory for performance and special parameters of the diesel engine, including BSFC, BTE, released thermal energy, fuel brake power, and fuel consumption flow rate. Finally, the results of various tests showed that B20 fuels containing different nanoparticles can possess a significant positive impact on the characteristics of diesel fuel, both qualitatively and quantitatively. Therefore, B20 fuels containing different nanoparticles can be a suitable candidate as an effective diesel supplement or as a substitute for fossil fuels in various industries.
Keywords: Fossil Fuel, Diesel, Biodiesel, Ferrocene, Zirconium (IV) Oxide, Graphite Carbon Nitride, Fuel supplement
استاد راهنما
حسن حداد زاده , مهدي بازرگاني پور
استاد مشاور
پرستو كشتيآرا
استاد داور
عليرضا نجفي چرمهيني , حسين فرخ پور