Universität zu Köln

Mikroemulsionen mit ionischen Tensiden als alternative Kraftstoffe

Rottländer, Klaus (2007) Mikroemulsionen mit ionischen Tensiden als alternative Kraftstoffe. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Fein verteiltes Wasser in Kraftstoffen wie Diesel, Pflanzenöl oder Biodiesel reduziert den Schadstoffausstoß bei Dieselmotoren zum Teil erheblich. Stand der Technik sind Kraftstoff- Emulsionen, deren Produktion einen hohen Energieaufwand benötigt und kostenintensiv ist. Koagulation, Oswaldreifung und Sedimentation führen über kurz oder lang zu Phasenseparation in eine wasserreiche und eine kraftstoffreiche Phase. Langzeitstabilität, Kosteneffektivität und Temperaturstabilität sind jedoch Grundvoraussetzungen für einen erfolgreichen Einsatz wasserhaltiger Kraftstoffe. Mikroemulsionen erfüllen per se diese Vorraussetzungen und erlauben darüber hinaus die Solubilisierung eines frei wählbaren Wasseranteils. Temperaturinvariante und effiziente Mikroemulsionen des Typs Wasser/Additiv - Kraftstoff - Tensid wurden unter Verwendung von effizienten und kostengünstigen Fettsäuren und deren Salzen formuliert. Aufgrund der in bikontinuierlichen Mikroemulsionen vorliegenden interpenetrierenden Wasser- und Öldomänen, sind Wasser und Kraftstoff optimal ineinander dispergiert. Diese Tatsache wirkt sich positiv auf den Verbrennungsprozess aus. Messungen an einem Motorenprüfstand der Fachhochschule Trier zeigten eine Reduktion des Rußausstoßs von bis zu 97%, sowie eine Reduktion des NOx Ausstoßes von bis zu 80% bei einer Steigerung der Effizienz der Verbrennung um bis zu 7%. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ebenfalls das Phasenverhalten einschwänziger ionischer Tenside charakterisiert. Mikroemulsionen des Typs Wasser/Salz � Öl � anionisches und/oder kationisches Tensid wurden erstmals ohne Cotensid formuliert.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Water being dispersed in fossil fuels like Diesel or biogenous fuels like vegetable oil or biodiesel is known to reduce the pollutant emission of engines dramatically. State-of-the-art are fuel emulsions. The production of emulsions is energy consuming and cost-intensive. Due to coagulation, Oswald ripening and sedimentation emulsions phase separate after a certain period of time. However, longterm stability, cost-effectiveness and temperature insensitivity are preconditions for a successful application of water-based fuels. Microemulsions per se fulfill these preconditions and furthermore allow the solubilization of arbitrary amounts of water. Temperature insensitive and efficient systems of type water/additive - fuel � surfactant have been formulated using fatty acids and their salts as efficient and cost-effective surfactants. Due to the interpenetration of water- and oil-domains on nanometer scale, bicontinuous microemulsions ensure the optimal dispersion of water and fuel compared to conventional water-fuel mixtures having a positive influence on the combustion. Measurements at an engine test-bench revealed that soot emissions was found to be reduced by up to 97% and NOx emission by up to 80% at combustion efficiency increases of up to 7 %. In the context of this work the phase behavior of single-chain ionic surfactants of type fatty acid salt and alkyl ammonium salt was characterized. For the first time microemulsions of type water/salt � oil � anionic and/or cationic surfactant have been formulated without cosurfactant.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Rottländer, Klausklaus.rottlaender@gmx.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-29420
    Subjects: Chemistry and allied sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Mikroemulsionen, Kraftstoffe, Wasser, Tenside, SchadstoffemissionenGerman
    Microemulsions, Fuels, Water, Surfactants, Pollutant EmissionsEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Physikalische Chemie
    Language: German
    Date: 2007
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 26 November 2007
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 18 Jan 2010 11:23:36
    Referee
    NameAcademic Title
    Strey, ReinhardProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2942

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