新Co-Optima报告确定生物质资源前13种柴油燃料混合原料

美国能源部 (DOE) Co-Optima计划的 一份新报告确定了来自生物质资源的前 13 种柴油燃料混合物，可以减少中重型柴油车辆的有害排放。排名前 13 的混合原料包括碳氢化合物、酯类和醚类，它们有可能将温室气体排放量减少至少 60%，并且生产成本具有竞争力。

混合原料还可以使排放控制系统更简单且操作成本更低。总之，这些改进可以转化为降低行业和消费者的成本。

具有降低标准和温室气体排放潜力的 13 种表现最佳的混合原料包括 6 种碳氢化合物、3 种酯和 4 种醚。（图 by Dan Gaspar | 太平洋西北国家实验室）

Co-Optima（燃料和发动机的协同优化）是多个 DOE 国家实验室、大学和行业之间的合作，旨在加速开发经济实惠、可扩展和可持续的生物燃料以及高效、低排放的汽车发动机。这项工作由能源部车辆技术办公室和生物能源技术办公室赞助。

作为 Co-Optima 项目领导团队的成员，Gaspar 协调了报告的编写，合并了来自包括 PNNL 在内的 9 个国家实验室的 32 多名研究人员的贡献。该团队专注于混合原料，以提高寒冷天气的可操作性、确保良好的燃烧性能、减少温室气体排放并减少烟尘。

随着发动机操作的微小调整，减少发动机中产生的烟灰也可以减少NO _{x 的产生}。

为了确定前 13 种混合原料，研究人员首先进行了建模、小规模实验和单缸测试，以确定关键燃料特性的目标值，以减少碳烟产生和提高发动机可操作性。这些属性包括十六烷值；产生与标准排放相关的烟尘的倾向；寒冷天气操作——当前生物柴油混合物的主要限制和能量密度。

然后，研究人员使用计算和实验方法根据目标值筛选数千种混合原料，以确定其中哪些最有可能提高性能和减少排放。为了评估不同类别分子减少烟尘和 NO _x的潜力，该团队在单缸发动机中进行了测试，包括传统的和称为管道燃料喷射的新型发动机。接下来，该团队对最有前途的候选者进行了技术经济和生命周期分析，以评估其市场潜力、可扩展性和可持续性。

最有前途的混合原料分为三类：

1. 市场或接近市场的生物燃料，市场引入障碍最小；
2. 候选者提供改进的属性，但至少有一个重大的市场引入障碍；
3. 最初看起来很有希望的生物燃料，但由于燃料特性或可操作性的原因，被确定不适合商业采用。

符合燃料特性要求且采用障碍最小的八种混合原料包括六种碳氢化合物和两种酯：

• 碳氢化合物：
  1. 金合欢烯Farnesane;
  2. 通过 Fischer-Tropsch 工艺生产的柴油沸程烃混合原料；
  3. 源自污水污泥、藻类和藻类/木材混合物的水热液化生物油；
  4. 催化衍生自乙醇的异烷烃混合物；
  5. 通过催化转化由食物垃圾产生的挥发性脂肪酸 (VFA) 产生的异烷烃混合物；
  6. 加氢处理的酯和脂肪酸（也称为可再生柴油）。
• 酯类：
  1. 脂肪酸甲酯/生物柴油；
  2. 脂肪酸杂醇酯。

确定了另外一种酯和五种醚具有显着的减排潜力，但至少确定了一个使用的重大障碍。这些混合原料包括由油籽作物生产的短碳链酯、4-丁氧基庚烷、聚甲醛醚和末端交换衍生物、衍生自杂醇和乳酸酯的烷氧基链烷酸酯家族以及脂肪烷基醚。

Co-Optima团队确定识别的调合料有潜力，符合行业目标，增加了指定的制动热效率为1％，降低50％的颗粒物排放量99％，NO _X排放量减少50％至99 %，并且可能与燃料基础设施兼容，同时将温室气体排放量减少 62% 至 89%。

Co-Optima 之前使用类似的分层筛选方法确定了涡轮增压发动机的前 10 名生物混合物。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com