En tillsats för konventionellt bränsle som består av syresatta organiska föreningar kan bidra till att minska utsläpp av föroreningar i atmosfären under förbränning av fossila bränslen. Forskare från KAUST har nu fastställt hur dessa potentiella tillsatser sönderdelas under förbränningsrelevanta förhållanden.

Att välja en lämplig tillsats för en bränsleblandning beror på en god förståelse för dess kinetiska beteende under förbränningsförhållanden. På grund av deras förmåga att bränna rent, organiska föreningar som innehåller mer än 33 viktprocent syre i massa har nyligen framkommit som potentiella tillsatser för konventionella bränsleblandningar.

Specifikt, dietylkarbonat (DEC), som innehåller 40,6 viktprocent syre förväntas underlätta ren förbränning av dieselbränslen. Också, tack vare dess höga kokpunkt, det kan minska blandningen av blandade bränslen, vilket är önskvärt i varmt väder för att minimera ångansamling som blockerar bränsleledningar. Dock, dess termiska sönderdelning förblir dåligt förstått.

För att fylla denna kunskapslucka, Binod Raj Giri och medarbetare har nu utvärderat effekterna av tryck och temperatur på sönderdelningen av DEC. Med medarbetare från University of Miskolc, Ungern, forskarna bedömde sönderdelningskinetiken för DEC genom att övervaka utvecklingen av eten, en av reaktionsprodukterna, i realtid med en avstämbar CO2 -gaslaser. "Vi valde noggrant laservåglängden för att minimera störningar från andra reaktionsmellanprodukter, "säger doktorand, Muhammad AlAbbad, som utförde dessa experiment vid universitetets lågtryckschockrörsanläggning.

Forskarna kombinerade experiment med teoretiska beräkningar för att "ge en detaljerad och tillförlitlig kinetisk bild för sönderdelningen och dess produkter, säger Giri.

Giris team hade tidigare upptäckt att den karboxylatfunktionella gruppen hade en liten effekt på sönderdelningen av organiska estrar som kallas etylpropionat och etyllevulinat. "Detta motiverade oss att ta reda på om samma fenomen skulle hända för DEC, som bär en mer syreatom i sitt kolskelett än estrar, " han säger.

Forskarna fann att den extra syreatomen destabiliserade karbonatet genom att avsevärt sänka reaktionsenergibarriären, därigenom ökar reaktiviteten.

Enligt Giri, dessa fynd kommer att belysa tillämpningen av biodieselbränslen, som består av olika metyl- och etylestrar, till moderna dieselmotorer och motorhybrider. Också, de kommer att hjälpa till att klargöra blandningseffekten av estrar och karbonater med konventionella bränslen.

Giris team undersöker för närvarande sönderdelningsvägar för glycerolkarbonat, som har en högre syrehalt än DEC. "Denna molekyl kan vara ännu mer attraktiv än DEC när det gäller sotminskning och miljöpåverkan, " han lägger till.