Investigation of Performance and Emissions Effect of Biodiesel-Diesel (B20) Mixture Added Cerium Oxide (CeO2) Nanoparticle

Abstract

Biyodizel, yıllardır dizel yakıtı yerine kullanılabilecek bir potansiyele sahip alternatif yakıt olarak tanımlanmaktadır. Motorlarda, yanmadan kaynaklanan hava kirliliğini azaltmak, motor performansını arttırmak ve yakıt özelliklerini iyileştirmek için birçok yöntem kullanılmaktadır. Yakıt içerisine ilave edilen katkı maddeleri de bunlardan birisidir. Birçok araştırmacı daha önce dizel ve biyodizel yakıtına nanopartiküllerin eklenmesinin motor yanma özelliklerini iyileştirdiğini, yakıt tüketimini azaltarak motor verimliliği arttırıp ve emisyonları azalttığına dair çalışmalar yapmışlardır. Bu çalışmada, pamuk yağından transesterifikasyon yöntemi ile biyodizel üretilerek dizel yakıtı içerisine %20 (B20) oranında karıştırılmış, bu karışımın içerisine belirli oranlarında CeO2 (seryum oksit) nanopartikül katkı maddesi ilave edilmiştir. Dizel+biyodizel (B20) yakıt karışımına 25-50-75-100 ppm oranlarında CeO2 ilave edilerek elde edilen yakıtların motor performansı ve emisyon karakteristikleri incelenmiştir. CeO2 kullanımı ile birlikte yakıtın ısıl değerinde artış, viskozite ve yoğunluğunda azalma gözlemlenmiştir. Motor gücünde B20 yakıtına CeO2 ilavesinin olumlu etkisinin olduğu görülmüştür. B20 yakıtına göre 2800 dev/dk’da B20Ce100 yakıtında %12,58 güç artışı elde edilmiştir. Özgül yakıt tüketimi değerlerinde CeO2 konsantrasyonunun artması ile birlikte azalma gözlemlenmiştir. 1800 dev/dk’da B20 yakıtına göre B20Ce100 yakıtında özgül yakıt tüketiminde %7,44 azalma meydana gelirken, termik verim %2,69 artmıştır. Tam yanmayı destekleyen CeO2 oranının artması ile birlikte egzoz gazı sıcaklıkları artmıştır. Maksimum momentin elde edildiği 1800 dev/dk’da B20 yakıtına göre B20Ce100 karışımında CO, HC ve is emisyonlarında sırasıyla %13,03-%17,17 ve %8.44 azalma elde edilirken, NOX emisyonunda ise %8.82 oranında artış olduğu gözlemlenmiştir.