افزایش بازده حرارتی موتور دیزل به کمک فناوری نانو

افزایش فزاینده‌ی اثرات مخرب آلودگی هوای ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی موجب تصویب قوانینی جهت مقابله با این پدیده شده است. این موضوع موجب شده تا محققان بسیاری امکان استفاده از سوخت‌های جایگزین را مورد تحقیق و بررسی قرار دهند. در بین سوخت‌های تجدیدپذیر، سوخت‌های زیستی که از محصولات کشاورزی یا طبیعی مشتق می‌شوند، برای دانشمندان از اهمیت بالایی برخوردارند. استفاده از فناوری نانو نیز در این حوزه از علم توانسته محققان را تا حدود زیادی به اهدافشان نزدیک‌تر کند.
دکتر احمد تقی زاده علی‌سرایی ضمن یادآوری مزایای استفاده از زیست‌توده به‌عنوان یک منبع تولید سوخت پاک در رابطه با اهداف طرح گفت: «استفاده از سوخت‌های زیستی موجب کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و گازهای آلاینده هوا می‌شود. به‌علاوه، قیمت آن‌ها در برخی از کشورها نسبت به سوخت‌های فسیلی پایین‌تر است. ازاین‌رو، در این تحقیق تلاش کردیم با بهره‌گیری از نانولوله‌های کربنی، عملکرد یک نوع خاص از این سوخت‌ها را افزایش داده و میزان آلاینده‌های منتشر شده از آن را کاهش دهیم.»
بهینه‌سازی سوخت مورد بررسی در طرح حاضر موجب شد تا علاوه بر کاهش میزان آلایندگی ناشی از احتراق آن، میزان مصرف سوخت موتور دیزل و متعاقب آن هزینه‌ی مربوط به مصرف سوخت کاهش پیدا کند.
وی در ادامه به توضیح نقش نانولوله‌های کربنی در بهبود عملکرد سوخت پرداخت و آن را این‌گونه توضیح داد: «افزودن نانولوله‌های کربنی و اتانول به بیودیزل موجب افزایش چگالی و کاهش ویسکوزیته سوخت جدید شده است. نانولوله‌های کربنی موجب شده تا اتانول به نحو بهتری درون سوخت حل ‌شده و در نتیجه یکنواختی و همگنی سوخت افزایش یابد. این موضوع موجب می‌شود تا سوخت در محفظه احتراق بهتر پاشیده شود و توان موتور بهبود یابد.»
تقی زاده در خصوص مراحل انجام این طرح گفت: «در مرحله‌ی اول سوخت آماده‌سازی شد. مخلوطی از بیودیزل، بیواتانول و سوخت دیزل به‌عنوان سوخت خام مورد استفاده قرار گرفت. سپس به‌منظور بهینه‌سازی عملکرد این سوخت نانولوله‌های کربنی اضافه شد. در ادامه سوخت تهیه شده به دفعات در دورهای مختلف یک موتور تک سیلندر مورد ارزیابی قرار گرفت و میزان عملکرد و آلایندگی آن بررسی شد.»
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، بهینه‌سازی سوخت به‌وسیله‌ی نانولوله‌های کربنی موجب افزایش توان موتور به میزان ۱۵/۵ درصد، افزایش بازدهی حرارتی موتور به میزان ۱۴ درصد، کاهش مصرف سوخت ویژه به میزان ۱۱/۷ درصد و کاهش گازهای آلاینده نظیر مونواکسید کربن، هیدروکربن‌های نسوخته و دوده به ترتیب به میزان ۵/۴۷،‌ ۳۱/۷۲ و ۶/۹۶درصد شده است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر احمد تقی زاده علی‌سرایی و احمد عباس زاده مایوان- اعضای هیأت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان- دکتر برات قبادیان- استاد دانشگاه تربیت مدرس- و آرام حیدری مله نی- دانشجوی مقطع دکترای دانشگاه محقق اردبیلی- است. نتایج این کار در مجله‌ی Fuelبا ضریب تأثیر ۳/۶ (جلد ۱۹۶، سال ۲۰۱۷، صفحات ۱۱۰ تا ۱۲۳) منتشر شده است.