Fordon
Superkritisk diesel tar bort utsläppen
Motorn blir mer effektiv. Samtidigt minskar utsläppen med upp till 80 procent. Forskare i USA förbättrar förbränningen med superkritisk diesel.
Om man höjer tryck och temperatur i en vätska tillräckligt mycket blir den varken vätska eller gas, utan något mitt emellan, ett så kallat superkritiskt tillstånd.
Den amerikanske forskaren George Anitescu hade lagt ner mycket arbete på att oskadliggöra miljögiftet PCB med superkritiskt vatten, då han för tre år sedan fick en ny idé.
- Om man tänker på hur man vill att ett bränsle ska bära sig åt när det sprutas in i en bilmotor - det ska in så fort som möjligt, och där ska det omedelbart och fullständigt blanda sig med luft - är det exakt så en superkritisk vätska bär sig åt, säger han.
Anitescu och hans forskargrupp på Syracuse University började bygga en provmotor där de hettade upp dieselbränsle under tryck, och sedan sprutade in det i förbränningsrummet. Efter en rad försök började resultaten peka åt rätt håll.
- När vi hettade upp diesel till ett superkritiskt tillstånd, minskade viskositeten, vilket gjorde att bränslet kunde passera fortare genom insprutningsmunstycket. Samtidigt sjönk ytspänningen, och det innebar att det blandade sig fortare och lättare med luft, eller andra gaser, säger George Anitescu.
Jämfört med en konventionell bränsleinsprutning minskade utsläppen med upp till 80 procent, samtidigt som motorns verkningsgrad ökade med 10 procent.
Att trycksätta diesel till 600 bar strax före insprutningen var inte något stort problem för forskarna. Däremot var det värre att få upp temperaturen till 450 grader Celsius. George Anitescus team löste det genom att använda värmen från avgassystemet.
Två problem återstår dock. Det ena är smörjningen. Det andra är att diesel kan koksa sig när man hettar upp den.
- Alla delar i insprutningssystemet som kräver smörjning måste bytas, eventuellt får man tillsätta smörjning på något sätt, säger George Anitescu.
Redan i dag har flera motortillverkare erfarenhet av att köra dieselmotorer på etanol, som också har sämre smörjegenskaper.
Det andra problemet, att diesel koksar sig när den hettas upp, går också att fixa. Man blandar helt enkelt i ett ämne som motverkar koksning. I det här fallet använde forskarna koldioxid från avgaserna, med hjälp av EGR-teknik (exhaust gas recirculation).
Efter labbtesterna är nästa steg att bygga en prototyp.
- Först ska vi prova vår metod på en stationär motor, som driver ett kraftverk. Det tar ungefär ett år, och om det går bra fortsätter vi med en motor på ett fordon, säger George Anitescu.
Han menar också att man kan få de superkritiska fördelarna i en förbränningsmotor med i stort sett vilket bränsle som helst: bensin, biodiesel, etanol/metanol, även råolja, och blandningar av dessa. Diesel är bara början.
FotnotViskositet är ett mått på en vätskas inneboende friktion. Tjockflytande vätskor har hög viskositet. Smörjmedel kräver en viss viskositet för att fungera.
Så gör du ditt eget superkritiska ämne
* Värm upp en vätska tillräckligt mycket för att den ska bli en gas, men öka samtidigt trycket så att den flytande formen bibehålls. När du överstigit den så kallade termokritiska punkten är vätskan inte längre flytande, men inte heller en gas. Den har nått det så kallade superkritiska tillståndet.
* Superkritiska ämnen har en rad intressanta egenskaper som bland annat gör att de kan lösa upp andra ämnen som en vätska, och samtidigt passera genom en del fasta ämnen liksom en gas. Det gör att de exempelvis kan ersätta organiska lösningsmedel.
* Vanligast är superkritisk koldioxid, som används till kemtvätt och för att ta bort koffeinet ur kaffebönor, och superkritiskt vatten, som används för att oskadliggöra olika typer av riskavfall.
