پژوهشگران دانشگاه فردوسی مشهد 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. نتایج بدستآمده حاکی از آنست که استفاده از این نانوذرات، دستیابی به این دو مهم را ممکن خواهد ساخت.
نانواکسیدهای فلزی عوامل مؤثر در کاهش انتشار آلاینده‌ها و بهبود عملکرد موتورهای دیزل
یکی از مشکلات مهم دنیای امروز که همهی 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 کننده‌ی 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.
مینا مهرگان، دانشجوی دکترای 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 و 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 نانوذرهی اکسید منگنز و اکسید کبالت بهره گرفته شده است.»
وی در ادامه عنوان کرد: «لازم به ذکر است که 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. در واقع، سیستم کاهش انتخابی کاتالیستی (به عنوان روش پس از احتراق) و افزودن نانوذرات به سوخت پایه (به عنوان روش پیش از احتراق) بر انتشار آلاینده‌ها و عملکرد موتور بوده که مورد مطالعه قرار گرفته است.»
به گفته‌ی 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 مادهی کاهنده (محلول اوره یا آمونیاک) تشکیل شده است. در این سیستم، با تزریق مادهی کاهنده به داخل گازهای خروجی از اگزوز موتور و سپس ورود مخلوط حاصل به بستر کاتالیستی، کاهش آلایندهی NOx به مولکولهای نیتروژن و آب رخ میدهد.
مهرگان در ادامه توضیح داد: «به منظور کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، در این طرح مخلوطی از سوخت بیودیزل-دیزل با نسبت ۲۰% بیودیزل (B20) به عنوان سوخت پایه استفاده شده که پس از افزودن نانوذرات مورد نظر به سوخت مورد مطالعه، برای ارزیابی نانوسوختهای بدست آمده از آزمونهای موتور استفاده شده است. در این راستا، آزمایش‌ها بر روی یک موتور دیزل چهارسیلندر متصل به ژنراتور انجام شده و آلاینده‌های NOx، CO و HC و نیز پارامترهای عملکردی موتور شامل مصرف مخصوص سوخت ترمزی و بازده حرارتی ترمزی مورد اندازهگیری قرار گرفتهاند.»
به گفته‌ی 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 معتقد است 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 میباشد.
مینا مهرگان- دانشجوی مقطع دکترای 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 مجله‌ی Fuel با ضریب تأثیر ۴/۹ ( جلد ۲۲۲، سال ۲۰۱۸، صفحات ۴۰۲ تا ۴۰۶) به چاپ رسیده است.
