محققانی از دانشگاه تربیت مدرس و پژوهشگاه صنعت نفت موفق به سنتز ترکیبی متشکل از سوخت دیزل و نقاط کربنی شدند که استفاده از آن در موتور دیزل موجب افزایش کارایی موتور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی آن می‌شود.
استفاده از نقاط کربنی جهت کاهش مصرف سوخت و آلاینده‌های موتورهای دیزلی
امروزه مبحث انرژی به محوری‌ترین مسئله‌ی جهان تبدیل شده‌است. از یک سو منابع سوخت فسیلی در جهان در حال اتمام است و از سوی دیگر استفاده از سوخت‌های فسیلی موجب بروز آلودگی‌های زیست‌محیطی و به‌خصوص آلودگی هوا می‌گردد. از این‌رو امروزه محققان به دنبال راه‌حل‌هایی جهت غلبه بر مشکلات به‌وجود آمده هستند. فناوری نانو در این راه نقش مهمی را ایفا می‌کند.
دکتر احسان اله اتفاقی، دانش‌آموخته‌ی مقطع دکتری دانشگاه تربیت مدرس ضمن اشاره به کاربرد نانوذرات فلزی و اکسید فلزی در ترکیب سوخت‌های دیزلی به‌عنوان راه‌کاری برای کاهش مصرف سوخت، مشکلات مربوط به استفاده از آن‌ها را برشمرد و افزود: «ازآنجایی‌که نانو ذرات فلزی و اکسید فلزی ممکن است بر ارگانیسم‌های زنده آثار سمی باقی بگذارند، استفاده از نانو ذرات کربنی زیست‌تخریب‌پذیر می‌تواند تا حدودی این‌گونه مشکلات را کاهش دهد. در طرح حاضر با به‌کارگیری نقاط کربنی در ترکیب سوخت موتورهای دیزلی، تلاش شده تا مصرف سوخت این موتورها کاهش یابد.»
وی ادامه داد: «استفاده از ترکیب سنتز شده در این طرح که متشکل از سوخت دیزل، بیودیزل، آب و نقاط کربنی است، علاوه بر کاهش مصرف سوخت موجب افزایش کارایی موتور و همچنین کاهش قابل‌توجه گازهای آلاینده خروجی از جمله اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن‌های نسوخته می‌گردد.»
در موتورهای احتراق داخلی عواملی نظیر مخلوط نشدن مناسب سوخت و هوا، نبود اکسیژن کافی و وجود ناخالصی در سوخت منجر به احتراق ناقص شده و این موضوع معضلاتی از قبیل افزایش مصرف سوخت و تشکیل گازهای آلاینده را در پی دارد. حضور نقاط کربنی به دو صورت می‌تواند موجب بهبود عملکرد احتراقی موتور شود: اول اینکه فرایند اتمیزه شدن سوخت را بهبود می‌بخشد و اختلاط سوخت و هوا به نحو بهتری انجام می‌گیرد. از سوی دیگر وجود گروه‌های عاملی اکسیژن‌دار بر روی سطح نانوذرات موجب می‌شود کمبود اکسیژن در محفظه‌ی احتراق جبران شود. اتفاقی در خصوص مراحل انجام طرح گفت: «پس از سنتز نانوذرات کربن کوانتوم دات انواع آزمون‌های مشخصه یابی شامل آنالیزهای الگوی طیفی اشعه‌ی ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فوتولومینسانس، آنالیز ترموگراویمتری (TGA)، توزیع اندازه‌ی ذرات (DLS) و تصویربرداری HRTEM انجام شد. پس از افزودن مواد به سوخت دیزل و تولید نانوسوخت امولسیونی به‌منظور ارزیابی نمونه‌ها از آزمون موتور استفاده شد. برای این منظور از یک موتور دیزل تک سیلندر متصل به یک دینامومتر ادی کارنت استفاده شد. در این آزمون پارامترهای عملکردی موتور شامل توان، گشتاور و مصرف ویژه‌ی سوخت ترمزی و همچنین اندازه‌گیری آلاینده‌های خروجی اگزوز شامل NOx، HC و CO انجام شد.»
این محقق در خصوص نتایج حاصل‌شده از آزمون‌ها افزود: «برای ترکیب حاوی ۱۵ درصد بیودیزل، ۵ درصد آب و ۶۰ ppm نانوذرات کوانتوم دات، توان موتور به میزان ۲۱ درصد نسبت به سوخت B15 خالص افزایش یافت. همچنین مصرف سوخت ویژه‌ی ترمزی حدود ۱۳ درصد کاهش یافت (۱۰ درصد به‌صورت مستقیم و ۳ درصد به‌صورت غیرمستقیم). از سوی دیگر آلاینده‌های NOx و HC به ترتیب ۴ و ۲۳ درصد نسبت به سوخت B15 خالص کاهش یافتند.»
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر احسان اله اتفاقی – دانش‌آموخته‌ی مقطع دکتری دانشگاه تربیت مدرس، دکتر برات قبادیان، دکتر غلامحسن نجفی و دکتر محمدهادی خوش تقاضا- اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس- و دکتر علیمراد رشیدی- عضو هیأت علمی پژوهشگاه صنعت نفت- است. نتایج این کار در مجله‌ی Renewable Energy با ضریب تأثیر ۴٫۹ (جلد ۱۲۵، سال ۲۰۱۸، صفحات ۶۴ تا ۷۲) به چاپ رسیده‌است.
