Onderzoekers van de Universiteit van Göteborg hebben een nieuwe methode gevonden om de efficiëntie van biodieselmotoren te verbeteren door het bestuderen van de vorming van bubbels in druppels biodiesel. Dit inzicht kan toekomstige motoren helpen om de energie uit de brandstof maximaal te benutten.
In interne verbrandingsmotoren wordt brandstof in kleine druppeltjes via injectieventielen verdeeld om de verbranding te maximaliseren. Deze druppels worden onder druk gezet waardoor ze gasvormig worden en ontbranden. Deze gasbellen binnenin de druppels zijn bestudeerd door de onderzoekers met behulp van femtosecondenlasers.
“De bubbels hebben een significante invloed op de verstuiving van biodiesel in motoren. Daarom is ons onderzoek van cruciaal belang om fundamentele vragen over de efficiëntie van de biodieselmotor te beantwoorden,” aldus Dr. Yogeshwar Nath Mishra, die de studie leidde. Deze kennis kan op lange termijn leiden tot motoren die meer brandstof verbranden dan de huidige, wat resulteert in minder milieuvervuilende emissies.
Acoustische levitatie van een druppel
Het bestuderen van belletjesvorming in motorinjectieventielen is complex vanwege hun structuur met smalle kanalen in metalen behuizingen. Maar met de nieuwste technologieën kunnen fysici een experiment opzetten waarbij een millimetergrote druppel biodiesel in de lucht wordt gevangen met een staande geluidsgolf.
“We activeren vervolgens de druppel met onze femtosecondenlaser, die lichtenergie focust op een punt in de druppel voor een zeer korte tijd, 100 femtoseconden. Dit vormt de gasbellen, waarvan het aantal, de groei en de fijne verdeling worden bestudeerd met een hogesnelheidscamera,” legt professor Dag Hanstorp uit.
Toepassingen in diverse industrieën
De resultaten, gepubliceerd in Nature Scientific Reports, bieden belangrijke inzichten in het fenomeen van belletjesvorming die nuttig zijn voor de ontwikkeling van efficiëntere brandstoffen en verbrandingsmotoren. “Belletjesvorming is ook belangrijk in industrieën zoals chemische techniek en ultrasonische beeldvorming,” zegt Hanstorp.
“Onderzoek naar biodiesel is cruciaal in onze transitie van fossiele brandstoffen om klimaatverandering tegen te gaan. In motoren beïnvloedt het borrelen van brandstof de verbranding en draagt het bij aan de vorming van grotere druppels die niet volledig verdampen en verbranden, wat leidt tot verhoogde emissies,” voegt Dr. Mishra toe.
