Flytende drivstoff - Liquid fuel

En flammende cocktail virker ved å brenne etanol (kornalkohol), en type flytende drivstoff som også finnes i alle alkoholholdige drikker

Flytende drivstoff er brennbare eller energigenererende molekyler som kan utnyttes for å skape mekanisk energi , som vanligvis produserer kinetisk energi ; de må også ha formen på beholderen. Det er røyken fra flytende drivstoff som er brannfarlig i stedet for væsken. De fleste flytende drivstoffene i utbredt bruk stammer fra fossilt brensel ; Imidlertid er det flere typer, for eksempel hydrogenbrensel (til bilbruk ), etanol og biodiesel , som også er kategorisert som flytende drivstoff. Mange flytende drivstoff spiller en hovedrolle i transport og økonomi.

Flytende drivstoff står i kontrast med fast brensel og gassformig brensel .

Generelle egenskaper

Noen vanlige egenskaper ved flytende drivstoff er at de er enkle å transportere, og kan håndteres relativt enkelt. Fysiske egenskaper til flytende drivstoff varierer etter temperatur, men ikke så sterkt som for gassformig brensel. Noen av disse egenskapene er: flammepunkt , den laveste temperaturen der det dannes en brennbar konsentrasjon av damp; brannpunkt , temperaturen der vedvarende forbrenning av damp vil oppstå; skypunkt for dieselbrensel, temperaturen der oppløste voksaktige forbindelser begynner å samle seg, og hellepunktet , temperaturen under hvilken drivstoffet er for tykt til å helle fritt. Disse egenskapene påvirker sikkerheten og håndteringen av drivstoffet.

Petroleumsbrensel

En arbeider som samler drivstoffprøver for testing ombord på et skip

De fleste flytende drivstoffene som brukes i dag er produsert av petroleum . Den mest bemerkelsesverdige av disse er bensin . Forskere godtar generelt at petroleum dannet fra de fossiliserte restene av døde planter og dyr ved eksponering for varme og trykk i jordskorpen.

Bensin

Bensin er det mest brukte flytende drivstoffet. Bensin, som det er kjent i USA og Canada, eller bensin praktisk talt alle andre steder, er laget av hydrokarbonmolekyler (forbindelser som inneholder hydrogen og karbon bare) dannelse av alifatiske forbindelser , eller kjeder av karbon med hydrogenatomer bundet. Imidlertid finnes mange aromatiske forbindelser (karbonkjeder som danner ringer) som benzen naturlig i bensin og forårsaker helserisikoen forbundet med langvarig eksponering for drivstoffet.

Produksjon av bensin oppnås ved destillasjon av råolje . Den ønskelige væsken skilles fra råoljen i raffinerier . Råolje utvinnes fra bakken i flere prosesser, det mest vanlige kan være strålepumper . For å lage bensin må petroleum først fjernes fra råolje.

Flytende bensin i seg selv blir faktisk ikke brent, men røyken antennes, noe som får den gjenværende væsken til å fordampe og deretter brenne. Bensin er ekstremt flyktig og brenner lett, noe som gjør enhver lekkasje potensielt ekstremt farlig. Bensin som selges i de fleste land har en publisert oktanvurdering . Oktantallet er et empirisk mål på bensinets motstand mot forbrenning for tidlig, kjent som banker . Jo høyere oktantall, desto mer motstandsdyktig er drivstoffet mot selvantennelse under høyt trykk, noe som gir et høyere kompresjonsforhold . Motorer med et høyere kompresjonsforhold, som vanligvis brukes i racerbiler og biler med høy ytelse med vanlig produksjon, kan produsere mer kraft; slike motorer krever imidlertid et drivstoff med høyere oktan. Økning av oktanklassifiseringen har tidligere blitt oppnådd ved å tilsette "anti-knock" tilsetningsstoffer som bly-tetra-etyl. På grunn av miljøpåvirkningen av blytilsetningsstoffer økes oktanklassifiseringen i dag ved å forfine urenheter som forårsaker banking.

Diesel

Konvensjonell diesel ligner bensin ved at den er en blanding av alifatiske hydrokarboner utvunnet fra petroleum. Diesel kan koste mer eller mindre enn bensin, men generelt koster det mindre å produsere fordi utvinningsprosessene som brukes er enklere. Noen land (spesielt Canada, India og Italia) har også lavere skattesatser på diesel.

Etter destillasjon blir dieselfraksjonen normalt behandlet for å redusere mengden svovel i drivstoffet. Svovel forårsaker korrosjon i kjøretøyer, surt regn og større utslipp av sot fra bakrøret (eksosrøret). Historisk sett var det lavere lovlig krav til lavere svovelnivåer i Europa enn i USA. Nyere amerikansk lovgivning reduserte imidlertid det maksimale svovelinnholdet i diesel fra 3000 ppm til 500 ppm i 2007, og 15 ppm innen 2010. Lignende endringer pågår også i Canada, Australia, New Zealand og flere asiatiske land. Se også Diesel med ultralav svovel .

En dieselmotor er en type forbrenningsmotor som antenner drivstoff ved å injisere det i et forbrenningskammer som tidligere var komprimert med luft (som igjen øker temperaturen) i motsetning til bruk av en utvendig tenningskilde, for eksempel en tennplugg.

Parafin

Parafin brukes i parafinlamper og som drivstoff for matlaging, oppvarming og små motorer. Den fortrengte hvalolje til belysning. Jet-drivstoff for jetmotorer er laget i flere karakterer ( Avtur , Jet A , Jet A-1 , Jet B , JP-4 , JP-5 , JP-7 eller JP-8 ) som er parafin-type blandinger. En form for drivstoff kjent som RP-1 blir brent med flytende oksygen som rakettbrensel. Disse drivstoffene av drivstoffklasse oppfyller spesifikasjonene for røykpunkter og frysepunkter.

På midten av 1900-tallet ble parafin eller "TVO" (Tractor Vaporising Oil) brukt som billig drivstoff for traktorer. Motoren ville starte på bensin og deretter gå over til parafin når motoren varmet opp. En "varmeventil" på manifolden vil lede eksosgassene rundt inntaksrøret og varme opp parafinet til et punkt der det kan antennes av en elektrisk gnist .

Parafin brukes noen ganger som tilsetningsstoff i diesel for å forhindre geldannelse eller voksing i kalde temperaturer. Imidlertid er dette ikke tilrådelig for noen nyere dieselmotorer i kjøretøyer, da dette kan forstyrre motorens utslippsregulerende utstyr.

Flytende petroleumsgass (LPG)

LP -gass er en blanding av propan og butan , som begge er lett komprimerbare gasser under vanlige atmosfæriske forhold. Det gir mange av fordelene med komprimert naturgass (CNG), men brenner ikke like rent, er tettere enn luft og blir mye lettere komprimert. Vanligvis brukt til matlaging og oppvarming av varme, LP -gass og komprimert propan ser økt bruk i motoriserte kjøretøy; propan er det tredje mest brukte motorbrenselet globalt.

Ikke-petroleums fossile brensler

Når petroleum ikke er lett tilgjengelig, kan kjemiske prosesser som Fischer - Tropsch -prosessen brukes til å produsere flytende drivstoff fra kull eller naturgass . Syntetisk brensel fra kull var strategisk viktig under andre verdenskrig for det tyske militæret. I dag produseres syntetisk drivstoff produsert av naturgass, for å dra fordel av den høyere verdien av flytende drivstoff i transport.

Naturgass

Naturgass , hovedsakelig sammensatt av metan , kan komprimeres til en væske og brukes som erstatning for andre tradisjonelle flytende drivstoff. Forbrenningen er veldig ren sammenlignet med andre hydrokarbonbrensler , men drivstoffets lave kokepunkt krever at drivstoffet holdes under høyt trykk for å holde det i flytende tilstand. Selv om den har et mye lavere flammepunkt enn drivstoff som bensin, er den på mange måter tryggere på grunn av sin høyere selvantennelsestemperatur og lave tetthet, noe som får den til å forsvinne når den slippes ut i luften.

Biodiesel

Biodiesel ligner diesel, men har forskjeller som ligner på bensin og etanol. For eksempel har biodiesel en høyere cetanvurdering (45-60 sammenlignet med 45-50 for råolje-avledet diesel), og det fungerer som et rengjøringsmiddel for å kvitte seg med smuss og avleiringer. Det har blitt hevdet at det bare blir økonomisk mulig over oljeprisen på $ 80 (£ 40 eller € 60 fra slutten av februar 2007) per fat. Dette avhenger imidlertid av lokalitet, økonomisk situasjon, regjerings holdning til biodiesel og en rekke andre faktorer- og det har vist seg å være levedyktig til mye lavere kostnader i noen land. Dessuten gir den omtrent 10% mindre energi enn vanlig diesel. Analogt med bruk av høyere kompresjonsforhold som brukes for motorer som brenner alkoholer med høyere oktan og bensin i gnisttenningsmotorer, kan utnyttelse av biodiesels høye cetan-potensial potensielt overvinne energiunderskuddet sammenlignet med vanlig nummer 2-diesel.

Alkoholer

Vanligvis refererer begrepet alkohol til etanol, det første organiske kjemikaliet som produseres av mennesker, men alkohol kan brennes som drivstoff. Etanol og metanol er de vanligste, og er tilstrekkelig rimelige til å være nyttige.

Metanol

Metanol er den letteste og enkleste alkohol , fremstilt fra naturgassen komponenten metan . Anvendelsen er hovedsakelig begrenset på grunn av toksisitet (ligner bensin), men også på grunn av høy korrosivitet og blandbarhet med vann. Små mengder brukes i noen typer bensin for å øke oktantallet . Metanolbaserte drivstoff brukes i noen racerbiler og modellfly.

Metanol kalles også metylalkohol eller trealkohol , sistnevnte fordi den tidligere ble produsert fra destillasjon av tre. Det er også kjent under navnet metylhydrat .

Etanol

Etanol , også kjent som kornalkohol eller etylalkohol, finnes ofte i alkoholholdige drikker . Imidlertid kan den også brukes som drivstoff, oftest i kombinasjon med bensin. For det meste brukes det i et 9: 1 -forhold mellom bensin og etanol for å redusere de negative miljøeffektene av bensin.

Det er en økende interesse for bruk av en blanding av 85% etanol blandet med 15% bensin. Denne drivstoffblandingen kalt E85 har et høyere drivstoffoktan enn de fleste bensintyper. Når den brukes i et moderne fleksibelt drivstoffkjøretøy , gir den mer ytelse til bensinen den erstatter på bekostning av høyere drivstofforbruk på grunn av etanols lavere spesifikke energiinnhold.

Etanol til bruk i bensin og industrielle formål kan betraktes som et fossilt brensel fordi det ofte syntetiseres fra petroleumsproduktet etylen , som er billigere enn produksjon fra gjæring av korn eller sukkerrør .

Butanol

Butanol er en alkohol som kan brukes som drivstoff i de fleste bensinforbrenningsmotorer uten motorendringer. Det er vanligvis et produkt av fermentering av biomasse av bakterien Clostridium acetobutylicum (også kjent som Weizmann -organismen). Denne prosessen ble først avgrenset av Chaim Weizmann i 1916 for produksjon av aceton fra stivelse for å lage korditt , et røykfritt krutt.

Fordelene med butanol er dets høye oktanvurdering (over 100) og høyt energiinnhold, bare omtrent 10% lavere enn bensin, og deretter omtrent 50% mer energitett enn etanol, 100% mer enn metanol. Butanols eneste store ulemper er dets høye flammepunkt (35 ° C eller 95 ° F), toksisitet (vær oppmerksom på at toksisitetsnivåene eksisterer, men ikke er nøyaktig bekreftet), og det faktum at gjæringsprosessen for fornybar butanol avgir en stygg lukt. Weizmann -organismen tåler bare butanolnivåer opptil 2% eller så, sammenlignet med 14% for etanol og gjær. Å lage butanol fra olje produserer ingen slik lukt, men den begrensede tilgangen og miljøpåvirkningen av oljebruk beseirer formålet med alternative drivstoff. Kostnaden for butanol er omtrent $ 1,25– $ 1,32 per kilo ($ 0,57-$ 0,58 per pund eller $ 4 ca. per US gallon). Butanol er mye dyrere enn etanol (ca. $ 40 per liter eller 1,50 per gallon) og metanol.

20. juni 2006 kunngjorde DuPont og BP at de konverterer et eksisterende etanolanlegg til å produsere 9 millioner gallon (34 000 kubikkmeter) butanol per år fra sukkerroer. DuPont uttalte et mål om å være konkurransedyktig med olje til $ 30– $ 40 per fat ($ 0,19-$ 0,25 per liter) uten subsidier, så prisgapet med etanol blir mindre.

Hydrogen

Flytende hydrogen er flytende tilstand av elementet hydrogen . Det er et vanlig flytende rakettbrensel for rakettapplikasjoner og kan brukes som drivstoff i en forbrenningsmotor eller brenselcelle . Forskjellige konsept hydrogenbiler ha vært lavere volumetrisk energi, hydrogenmengder som er nødvendig for forbrenningen er store. Hydrogen ble flytende for første gang av James Dewar i 1898.

Ammoniakk

Ammoniakk (NH 3 ) har tidligere blitt brukt som drivstoff til tider når bensin ikke er tilgjengelig (f.eks. For busser i Belgia under andre verdenskrig). Den har en volumetrisk energitetthet på 17 Megajoules per liter (sammenlignet med 10 for hydrogen, 18 for metanol, 21 for dimetyleter og 34 for bensin). Det må komprimeres eller avkjøles for å være et flytende drivstoff, selv om det ikke krever kryogen avkjøling ettersom hydrogen gjør det flytende.

Referanser

Eksterne linker