Onderzoekers van Trinity en TOTAL hebben ontworpen, gesynthetiseerde en geteste nieuwe additieven die de brandstofefficiëntie verhogen.

Onder leiding van professor Stephen Dooley in Trinity's School of Physics, de Trinity-onderzoekers hebben het project uitgevoerd als resultaat van een open competitie van TOTAL, waar hun voorstel verschillende aanvragen van onderzoeksteams over de hele wereld verwelkomde.

Het onderzoek werd gefinancierd door TOTAL Marketing Services en ondersteund door MaREI, de Science Foundation Ireland Research Centre for Energy, Klimaat en Marine.

Het wetenschappelijke werk van Trinity was gericht op het systematisch bepalen wat sommige moleculaire structuren betere octaanversterkers maakt dan andere. Door deze structuren aan te passen en moleculaire componenten toe te voegen alsof het LEGO-stukken zijn, de onderzoekers konden berekenen of een bepaalde structuur aan de theoretische principes voldeed om een ​​efficiënte octaanversterker te worden.

Wereldwijd transport blijft afhankelijk van verbrandingsmotoren

In de nasleep van recente emissieschandalen, huidig ​​marktonderzoek geeft aan dat de verkoop van verbrandingsmotoren in 2018 een hoogtepunt bereikte en dat de verkoop van elektrische auto's vanaf nu langzaam de auto's op fossiele brandstoffen zal inhalen. In recente jaren, veel autofabrikanten hebben ambitieuze plannen aangekondigd om hun aanbod te elektrificeren, voornamelijk door hybridisatie met verbrandingsmotoren.

Echter, er zijn nog enkele technologische en betaalbaarheidsrisico's verbonden aan deze transitie. De realiteit is dat meer dan 90% van de verkoop van nieuwe auto's nog steeds gebaseerd is op verbrandingsmotoren als belangrijkste aandrijflijn. Hoewel elektrificatie plaatsvindt, is het onwaarschijnlijk dat dit de komende tien jaar een significante impact zal hebben op de emissies.

In aanvulling, er zijn andere vervoerswijzen, zoals luchtvaart of maritiem, waar elektrificatie nu simpelweg geen optie is. Echter, we kunnen nog steeds het verschil maken door additieven te gebruiken in alomtegenwoordige, betaalbare vloeibare brandstoffen. Brandstofadditieven kunnen bijzonder belangrijk worden als ze worden toegepast op biobrandstoffen, die al een laag broeikasgaspotentieel hebben.

Professor Stephen Dooley, hoofdonderzoeker in energiewetenschap aan Trinity, zegt, "We lopen het risico belangrijke emissiedoelstellingen te missen als we geen verdere oplossingen onderzoeken waarmee voertuigen efficiënter en minder milieubelastend kunnen worden. Gezien het feit dat vloeibare brandstoffen worden gebruikt voor bijna al het voertuigtransport wereldwijd, zelfs kleine verbeteringen in efficiëntie zullen aanzienlijke wereldwijde gevolgen hebben, vooral in armere landen waar elektrische mobiliteit geen optie is.

"Bijzonder, dit laatste punt is belangrijk als we CO . serieus nemen ₂ mitigatie en klimaatrechtvaardigheid. Additieven van dit type, en de methoden die we hebben ontwikkeld om ze te ontdekken, zullen belangrijke instrumenten zijn bij de overgang naar het grootschalig gebruik van CO-arme ₂ biobrandstoffen."

Brandstofadditieven

Brandstofadditieven worden veelvuldig gebruikt om de technische eigenschappen van brandstoffen te verbeteren, waardoor ze milieuvriendelijk zijn en goed presteren in de motor. Typische additieven variëren van eenvoudige kleurstoffen, onderscheid te maken tussen verschillende soorten brandstoffen, aan antioxidanten om afbraak te voorkomen, en octaanboosters om ze efficiënter te maken.

Van deze, octaanverhogende additieven zijn het meest gewild omdat ze het voertuig in staat stellen om verder te gaan op hetzelfde volume benzine (benzine) door beter te controleren hoe de motor de brandstof verbrandt.

Hoewel octaanboosters op grote schaal worden gebruikt, is er momenteel geen volledig begrip van hun moleculaire werkingsmechanisme. Innovatie op dit gebied wordt meestal geïdentificeerd door blind vallen en opstaan, in plaats van systematisch wetenschappelijk onderzoek.

De meeste technische uitdagingen vereisen multidisciplinaire onderzoekscompetenties. Bijvoorbeeld, het team van Trinity omvatte technische specialisten in moleculaire thermodynamica, Synthetische Chemie, Nucleaire magnetische resonantie en machine learning en wiskundige modellering.

Het Trinity-team (professor Stephen Dooley, Dr. Andrew Ure, Dr. Manik Ghosh, Dr. John O Brien), reeds bestaande theorieën over chemische reactiekinetiek en moleculaire thermodynamica aangepast voor gebruik met modernere technieken voor machinaal leren, gebruikmakend van de supercomputerfaciliteiten van het Irish Centre for High End Computing (ICHEC).

Hierdoor konden ze veel potentiële additieven identificeren, maar alleen die waarvan de theoretische berekeningen suggereerden dat ze de beste eigenschappen hadden, werden gekozen voor de riskante en moeilijke experimentele studies.

Dr. Denis Lançon, TOTAL coördinator voor gezamenlijk onderzoek met universiteiten, zei, "De onderzoeksresultaten die uit deze samenwerking zijn voortgekomen, zijn uitstekend. De resultaten zijn relevant voor een aantal bestaande business units in het bedrijf en er is al discussie geweest over hoe deze kennis over verschillende functies te integreren. Het Trinity-team ging zeer proactief aan de slag met ons onderzoekspersoneel en slaagden erin om op tijd een ambitieus onderzoeksplan op te leveren."

Dr. Juan Valverde, bedrijfsontwikkeling en innovatiebeheer in Trinity Research &Innovation, zegt, "Trinity kan bedrijven ondersteunen die geïnteresseerd zijn in de overgang naar een koolstofarme economie. Door samenwerking met Trinity, industriepartners kunnen profiteren van wereldwijd gerenommeerde academische expertise, geavanceerde intellectuele eigendom en infrastructuur van wereldklasse. In ruil, onze academici worden blootgesteld aan echte industriële uitdagingen die hun werk en ideeën motiveren en inspireren."