En enkel, snabb och billig metod för att modellera bensinens förbränningsegenskaper har utvecklats av KAUST-forskare, banar väg för renare och effektivare transportbränslen.

Förbränning av kolvätebaserade bränslen för transporter är en betydande bidragande orsak till klimatförändringen, skapar behov av städare, bättre prestanda bränslen. Bensin – det vanligaste bränslet i bilar – innehåller hundratals kolväten och, beroende på dess sammansättning, har ett brett utbud av förbränningsegenskaper.

En indikator på ett bränsles prestanda är oktantalet:ju högre siffra, ju mer bränslet kan komprimeras under tändningen och desto effektivare är förbränningen. Dock, att fysiskt mäta oktantalet för bensin är komplicerat, dyrt och tidskrävande.

Nu, Aamir Farooq och Emad Al Ibrahim från KAUST:s rena förbränningsforskningscenter har utvecklat en enkel och kostnadseffektiv metod för modellering av bensins förbränningsegenskaper, som skulle kunna hjälpa till att identifiera bränsleblandningar med höga oktantal.

"Vår modell erbjuder en snabb och enkel metod för att screena bränsleblandningskandidater utan behov av fysiska tester, ", säger Al Ibrahim. "Forskare kan använda vår modell för att teoretisera en ny bränsleblandning och sedan uppskatta vad dess oktantal skulle vara."

Forskarna byggde en datamängd bestående av infraröda spektra, oktantal, och molekylära egenskaper för huvudkomponenterna i bensin, inklusive paraffin, isoparaffin, olefin, naften och aromatiska kolväten. Från detta, de producerade kompositspektra för 148 olika kolväteblandningar.

Med hjälp av en icke-linjär statistisk modell, de extraherade den mest relevanta informationen från spektra. De omvandlade sedan dessa data till poäng som relaterar till bränslets kemiska egenskaper, så att de kan förutsäga dess oktantal.

"Användningen av icke-linjära metoder för att analysera spektra är viktig eftersom kolvätemolekyler tenderar att uppvisa synergistisk och antagonistisk blandning, " förklarar Al Ibrahim. "T.ex. en blandning av två bränslen kan ofta ge ett oktantal som är högre än det för de enskilda beståndsdelarna."

Genom att simulera spektra för 38 FACE (bränslen för avancerade förbränningsmotorer) bensin, modellen kunde exakt förutsäga deras oktantal, tillhandahålla en metod för att bestämma förbränningsegenskaperna för olika bränsleblandningar.

"När vi letar efter nyare och renare bränsleformuleringar, vi måste snabbt kunna undersöka potentiella kandidatbränslen:raffinaderiblandningar med låg kolhalt, biobränslen, solbränslen och e-bränslen. Nu kan vi göra detta enkelt, billigt och snabbt, säger Farooq.