Een additief voor conventionele brandstof bestaande uit geoxygeneerde organische verbindingen zou kunnen helpen de uitstoot van verontreinigende stoffen in de atmosfeer te verminderen tijdens de verbranding van fossiele brandstoffen. Onderzoekers van KAUST hebben nu vastgesteld hoe deze potentiële additieven ontleden onder voor verbranding relevante omstandigheden.

Het selecteren van een geschikt additief voor een brandstofmengsel hangt af van een goed begrip van het kinetische gedrag ervan onder verbrandingsomstandigheden. Vanwege hun vermogen om schoon te branden, organische verbindingen die meer dan 33% zuurstof per massa bevatten, zijn onlangs naar voren gekomen als potentiële additieven voor conventionele brandstofmengsels.

specifiek, diethylcarbonaat (DEC), die 40,6% zuurstof per massa omvat, zal naar verwachting de schone verbranding van dieselbrandstoffen vergemakkelijken. Ook, dankzij het hoge kookpunt, het kan de vluchtigheid van gemengde brandstoffen verminderen, wat bij warm weer wenselijk is om de opeenhoping van damp die de brandstofleidingen blokkeert, tot een minimum te beperken. Echter, de thermische ontleding blijft slecht begrepen.

Om deze kennislacune op te vullen, Binod Raj Giri en collega's hebben nu de effecten van druk en temperatuur op de ontbinding van DEC geëvalueerd. Met medewerkers van de Universiteit van Miskolc, Hongarije, de onderzoekers beoordeelden de ontledingskinetiek van DEC door de evolutie van ethyleen te volgen, een van de reactieproducten, in realtime met behulp van een afstembare CO2-gaslaser. "We hebben de lasergolflengte zorgvuldig geselecteerd om interferenties van andere reactietussenproducten te minimaliseren, " zegt promovendus, Mohammed Al-Abbad, die deze experimenten uitvoerden in de lagedruk-schokbuisfaciliteit van de universiteit.

De onderzoekers combineerden experimenten met theoretische berekeningen om "een gedetailleerd en betrouwbaar kinetisch beeld te geven van de ontbinding en zijn producten, ' zegt Giri.

Giri's team had eerder ontdekt dat de functionele carboxylaatgroep een klein effect had op de afbraak van organische esters, ethylpropionaat en ethyllevulinaat genaamd. "Dit motiveerde ons om uit te zoeken of hetzelfde fenomeen zou gebeuren voor DEC, die één zuurstofatoom meer in zijn koolstofskelet draagt ​​dan esters, " hij zegt.

De onderzoekers ontdekten dat het extra zuurstofatoom het carbonaat destabiliseerde door de reactie-energiebarrière aanzienlijk te verlagen, waardoor de reactiviteit toeneemt.

Volgens Giri, deze bevindingen zullen licht werpen op de toepasbaarheid van biodieselbrandstoffen, die bestaan ​​uit verschillende methyl- en ethylesters, tot moderne dieselmotoren en motorhybrides. Ook, ze zullen helpen het vermengingseffect van esters en carbonaten met conventionele brandstoffen te verduidelijken.

Giri's team onderzoekt momenteel de afbraakroutes voor glycerolcarbonaat, die een hoger zuurstofgehalte heeft dan DEC. "Dit molecuul is misschien nog aantrekkelijker dan DEC wat betreft roetreductie en milieu-impact, " hij voegt toe.