eng
Выпуск #4/2007
А.Абрамян, В.Беклемышев, Р.Вартанов, В.Солодовников, И.Махонин, К.Филиппов, А.Летов.
Нанокатализаторы в топливе для транспорта. Нано без границ…
Нанокатализаторы в топливе для транспорта. Нано без границ…
Просмотры: 3138
Постоянно возрастающие экологические и энергетические требования к автомобильной технике (стандарты Евро-3, Евро-4 и Евро-5) заставляют разработчиков создавать новые моторные масла и топливо. В частности, в соответствии с принятыми стандартами содержание традиционных присадок в маслах должно быть резко снижено, а их противоизносные, антиокислительные, моющие свойства и сроки бессменной работы улучшены или сохранены на достигнутом уровне. Как следствие, новые масла неизбежно должны содержать нетрадиционные, более эффективные функциональные присадки.
Согласно современным исследованиям, углеводороды, нефтепродукты, масла и топливо представляют собой многокомпонентные смеси, проявляющие свойства дисперсных сред, а протекающие в них процессы, хорошо описываются законами и положениями коллоидной и нанохимии.
Согласно современным исследованиям, углеводороды, нефтепродукты, масла и топливо представляют собой многокомпонентные смеси, проявляющие свойства дисперсных сред, а протекающие в них процессы, хорошо описываются законами и положениями коллоидной и нанохимии.
На современном этапе ЗАО "Институт прикладной нанотехнологии", являясь продолжателем идей лаборатории технологии микроэлектроники Института физических проблем им. Ф. В.Лукина, где в 1993–1996 гг. был проведен цикл работ по формированию наноструктур на основе пористого кремния, осуществляет исследования и разрабатывает продукцию с применением наноматериалов, проводит консультации и оказывает услуги по внедрению научно-технических разработок наноиндустрии.
Основные направления работы компании:
наномодификация поверхностей различной природы для придания им бактерицидных и биосовместимых свойств (продукция для медицины и других отраслей);
экологически чистые нанокомпоненты красок, обеспечивающие их высокие бактерицидные, антикоррозионные и ресурсные свойства;
нанотехнологии для комплексной защиты и повышения уровня выживания военнослужащих Российской армии;
наноматериалы для повышения экологических, энергосберегающих и эксплуатационных свойств моторного топлива;
подготовка к производству линии высокотехнологичных товаров (препаратов) на основе нанотехнологий для обслуживания автомобилей.
С 1999 г. в сотрудничестве с научными организациями и учебными институтами развивается технический сервис машин и механизмов без их разборки на части, разрабатываются функциональные препараты химии и автокосметики.
Создаваемые препараты предназначены для улучшения эксплуатационных свойств моторных масел и топлива, смазочных материалов и технических жидкостей, профилактики и защиты внутренних и внешних поверхностей техники от влаги, грязи и коррозии, повышения ее износостойкости, эксплуатационных и ресурсных показателей.
С использованием наноматериалов созданы:
противоизносные и приработочные добавки к моторным, трансмиссионным и индустриальным маслам (Metal NanoConditioner; Reconditioner; Engine/Gear NanoGuard; Nanodiamond Green Run);
наноочистители систем подачи топлива и смазки двигателей внутреннего сгорания (Injector NanoCleaner; NanoFlush);
защитные автомобильные полироли (NanoCrystalWax; Carnauba&NanoWax), быстрая нанополироль с эффектом лотоса;
средство для защиты стекол – антитуман (AntiFog).
Одним из путей создания нетрадиционных аддитивов (присадок) к маслам и топливу является использование методов и материалов нанотехнологии, в т.ч. функциональных наноразмерных структур, дисперсий в маслах и топливе, нанокатализаторов горения, моющих нанокомпонентов.
По оценкам российских и зарубежных специалистов, наличие нанокаталитических аддитивов в бензинах и дизтопливе существенно снижает образование загрязнений и отложений в системах подачи топлива, впускных и выпускных системах, в камерах сгорания, в каталитических нейтрализаторах отработавших газов; и в целом способствует улучшению экологических, энергетических и ресурсных характеристик двигателей [1,2,3].
Нанокатализаторы (nanocatalysts) обладают высокой каталитической активностью, селективностью, стабильностью. Высокая эффективность нанокатализаторов обусловлена уникальностью процессов переноса и распределения полей (зарядов), энергии, массы и информации, происходящих при наноструктурировании и химических реакциях в наносистемах, а также особенностями морфологии и энергетики развитых поверхностей наночастиц.
Применение новых высокоэффективных нанокатализаторов способствует улучшению экологических характеристик процессов и технологий в промышленности, энергетике и на транспорте, снижению вредных выбросов в атмосферу, позволяет создавать экологически чистые виды альтернативных энергоресурсов, новые продукты и материалы.
Специалистами компании предложен новый оригинальный путь снижения эмиссии вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Эффект достигается за счет использования растворимых в моторном топливе производных мочевины вместе с наноразмерными частицами диоксида церия (CeO2).
Технология, получившая название Urea&NanoCatalyst in Fuel Technology, не требует внесения изменений в конструкцию системы подачи топлива двигателя и изменений в технологии заправки топливом на АЗС.
Изображения наноразмерных частиц CeO2 представлены на рис. 1. Распределение наночастиц CeO2 по размерам представлено на рис. 2.
Распределения частиц CeO2 по размерам в структурированной углеводородной среде с присадкой наночастиц 0,26% об. CeO2 исследовались методом малоуглового рентгеновского рассеивания. Обнаружено, что доля частиц с радиусом 21,7 нм составляет 23 % объема, доля частиц с радиусом 6,4 нм – 77% объема.
На основе данной технологии разработан нанокаталитический аддитив FaberOx™ [4], в состав которого входит дисперсия в органическом растворе производных мочевины (urea derivatives) нанокапсулированного диоксида церия, другие органические нанокомпоненты.
Аддитив добавляется непосредственно в моторное топливо любого типа и обеспечивает понижение температуры оптимального горения топливной смеси и дополнительный резерв кислорода для ее более полного сгорания (особенно на последних стадиях процесса). Повышает энергетическую и эксплуатационную эффективность работы ДВС, уменьшает образование отложений в камере сгорания и выпускной системе, сокращает расход топлива, снижает эмиссию вредных веществ с отработавшими газами.
На основе FaberOx™ и других химических композиций разработаны препараты автомобильной химии – функциональные добавки к бензинам и дизельному топливу:
нанотюнинг топлива – добавка к бензину для любителей спортивного стиля езды – способствует увеличению мощности двигателя, снижению расхода топлива и токсичности выхлопа, очищает топливную систему, стабилизирует работу системы в целом;
наноочиститель инжекторов бензинового двигателя – очищает систему подачи топлива от отложений и нагара, способствует удалению губчатых образований с впускных клапанов и нагара со стенок камеры сгорания; облегчает запуск и хорошую "приемистость" двигателя, снижает износ и повышает защиту деталей от коррозии; обеспечивает более "чистое" горение бензина – снижает его расход и токсичность выхлопа;
наноочиститель форсунок дизеля – обеспечивает очистку распылителей, топливной аппаратуры и стенок камеры сгорания от углеродистых отложений и нагара; способствует легкому запуску двигателя, восстановлению распыла топлива и мощности дизеля, снижению износа, защите от коррозии, снижению расхода топлива и токсичности выхлопа;
наноочиститель каталитического нейтрализатора – очищает нейтрализаторы выхлопных газов бензиновых двигателей, электроды кислородного датчика (лямбда-зонда); способствует повышению приемистости двигателя, снижению расхода топлива и токсичности выхлопа, увеличению срока службы нейтрализатора.
Авторы благодарят специалистов Лаборатории малоуглового рассеяния Института кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН – к.х.н. Волкова В.В. и Ширяева А.А. за помощь в проведении исследований.
Литература
1. Абрамян А.А., Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Вартанов Р.В., Махонин И.И., Солодовников В.А. Основы прикладной нанотехнологии, М.: МАГИСТР-ПРЕСС, 2007, 208 с.
2. Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Гамидов А.Г., Ищенко С.А., Махонин И.И., Филиппов К.В. Безразборный сервис автомобиля, М.: Известия, 2007, 272 с.
3. Oxonica extends sale of Envirox™ Fuel Borne Catalyst into Asia-Pacific// Press Releasеs, 2005, Oxonica Inc., United Kingdom, USA.
4. Абрамян А.А., Беклемышев В.И., Махонин И.И., Солодовников В.А. Нанокатализатор в топливе // Заявка
№ 20061333860 на патент РФ.
Основные направления работы компании:
наномодификация поверхностей различной природы для придания им бактерицидных и биосовместимых свойств (продукция для медицины и других отраслей);
экологически чистые нанокомпоненты красок, обеспечивающие их высокие бактерицидные, антикоррозионные и ресурсные свойства;
нанотехнологии для комплексной защиты и повышения уровня выживания военнослужащих Российской армии;
наноматериалы для повышения экологических, энергосберегающих и эксплуатационных свойств моторного топлива;
подготовка к производству линии высокотехнологичных товаров (препаратов) на основе нанотехнологий для обслуживания автомобилей.
С 1999 г. в сотрудничестве с научными организациями и учебными институтами развивается технический сервис машин и механизмов без их разборки на части, разрабатываются функциональные препараты химии и автокосметики.
Создаваемые препараты предназначены для улучшения эксплуатационных свойств моторных масел и топлива, смазочных материалов и технических жидкостей, профилактики и защиты внутренних и внешних поверхностей техники от влаги, грязи и коррозии, повышения ее износостойкости, эксплуатационных и ресурсных показателей.
С использованием наноматериалов созданы:
противоизносные и приработочные добавки к моторным, трансмиссионным и индустриальным маслам (Metal NanoConditioner; Reconditioner; Engine/Gear NanoGuard; Nanodiamond Green Run);
наноочистители систем подачи топлива и смазки двигателей внутреннего сгорания (Injector NanoCleaner; NanoFlush);
защитные автомобильные полироли (NanoCrystalWax; Carnauba&NanoWax), быстрая нанополироль с эффектом лотоса;
средство для защиты стекол – антитуман (AntiFog).
Одним из путей создания нетрадиционных аддитивов (присадок) к маслам и топливу является использование методов и материалов нанотехнологии, в т.ч. функциональных наноразмерных структур, дисперсий в маслах и топливе, нанокатализаторов горения, моющих нанокомпонентов.
По оценкам российских и зарубежных специалистов, наличие нанокаталитических аддитивов в бензинах и дизтопливе существенно снижает образование загрязнений и отложений в системах подачи топлива, впускных и выпускных системах, в камерах сгорания, в каталитических нейтрализаторах отработавших газов; и в целом способствует улучшению экологических, энергетических и ресурсных характеристик двигателей [1,2,3].
Нанокатализаторы (nanocatalysts) обладают высокой каталитической активностью, селективностью, стабильностью. Высокая эффективность нанокатализаторов обусловлена уникальностью процессов переноса и распределения полей (зарядов), энергии, массы и информации, происходящих при наноструктурировании и химических реакциях в наносистемах, а также особенностями морфологии и энергетики развитых поверхностей наночастиц.
Применение новых высокоэффективных нанокатализаторов способствует улучшению экологических характеристик процессов и технологий в промышленности, энергетике и на транспорте, снижению вредных выбросов в атмосферу, позволяет создавать экологически чистые виды альтернативных энергоресурсов, новые продукты и материалы.
Специалистами компании предложен новый оригинальный путь снижения эмиссии вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Эффект достигается за счет использования растворимых в моторном топливе производных мочевины вместе с наноразмерными частицами диоксида церия (CeO2).
Технология, получившая название Urea&NanoCatalyst in Fuel Technology, не требует внесения изменений в конструкцию системы подачи топлива двигателя и изменений в технологии заправки топливом на АЗС.
Изображения наноразмерных частиц CeO2 представлены на рис. 1. Распределение наночастиц CeO2 по размерам представлено на рис. 2.
Распределения частиц CeO2 по размерам в структурированной углеводородной среде с присадкой наночастиц 0,26% об. CeO2 исследовались методом малоуглового рентгеновского рассеивания. Обнаружено, что доля частиц с радиусом 21,7 нм составляет 23 % объема, доля частиц с радиусом 6,4 нм – 77% объема.
На основе данной технологии разработан нанокаталитический аддитив FaberOx™ [4], в состав которого входит дисперсия в органическом растворе производных мочевины (urea derivatives) нанокапсулированного диоксида церия, другие органические нанокомпоненты.
Аддитив добавляется непосредственно в моторное топливо любого типа и обеспечивает понижение температуры оптимального горения топливной смеси и дополнительный резерв кислорода для ее более полного сгорания (особенно на последних стадиях процесса). Повышает энергетическую и эксплуатационную эффективность работы ДВС, уменьшает образование отложений в камере сгорания и выпускной системе, сокращает расход топлива, снижает эмиссию вредных веществ с отработавшими газами.
На основе FaberOx™ и других химических композиций разработаны препараты автомобильной химии – функциональные добавки к бензинам и дизельному топливу:
нанотюнинг топлива – добавка к бензину для любителей спортивного стиля езды – способствует увеличению мощности двигателя, снижению расхода топлива и токсичности выхлопа, очищает топливную систему, стабилизирует работу системы в целом;
наноочиститель инжекторов бензинового двигателя – очищает систему подачи топлива от отложений и нагара, способствует удалению губчатых образований с впускных клапанов и нагара со стенок камеры сгорания; облегчает запуск и хорошую "приемистость" двигателя, снижает износ и повышает защиту деталей от коррозии; обеспечивает более "чистое" горение бензина – снижает его расход и токсичность выхлопа;
наноочиститель форсунок дизеля – обеспечивает очистку распылителей, топливной аппаратуры и стенок камеры сгорания от углеродистых отложений и нагара; способствует легкому запуску двигателя, восстановлению распыла топлива и мощности дизеля, снижению износа, защите от коррозии, снижению расхода топлива и токсичности выхлопа;
наноочиститель каталитического нейтрализатора – очищает нейтрализаторы выхлопных газов бензиновых двигателей, электроды кислородного датчика (лямбда-зонда); способствует повышению приемистости двигателя, снижению расхода топлива и токсичности выхлопа, увеличению срока службы нейтрализатора.
Авторы благодарят специалистов Лаборатории малоуглового рассеяния Института кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН – к.х.н. Волкова В.В. и Ширяева А.А. за помощь в проведении исследований.
Литература
1. Абрамян А.А., Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Вартанов Р.В., Махонин И.И., Солодовников В.А. Основы прикладной нанотехнологии, М.: МАГИСТР-ПРЕСС, 2007, 208 с.
2. Балабанов В.И., Беклемышев В.И., Гамидов А.Г., Ищенко С.А., Махонин И.И., Филиппов К.В. Безразборный сервис автомобиля, М.: Известия, 2007, 272 с.
3. Oxonica extends sale of Envirox™ Fuel Borne Catalyst into Asia-Pacific// Press Releasеs, 2005, Oxonica Inc., United Kingdom, USA.
4. Абрамян А.А., Беклемышев В.И., Махонин И.И., Солодовников В.А. Нанокатализатор в топливе // Заявка
№ 20061333860 на патент РФ.
Отзывы читателей
