Прежде чем заказывать данный ремонт машины (ремонт выхлопной системы), узнайте о его серьезных недостатках.
Ряд СТО и автомастерских, к сожалению, предлагает клиентам некачественный ремонт машин. Более того, в интернете распространяется даже реклама некоторых услуг, которые откровенно могут навредить автомобилю и уж точно не принесут пользу от выполненного ремонта.
Внимание! Одной из таких услуг является обманка катализатора.
Установка обманки катализатора представляет собой процесс – некий ремонт автомобиля, который обещает автовладельцу избавление от проблем с катализаторами. После установки обманки катализатора, обещают некоторые СТО и автомастерские, у вас на приборной панели потухнет лампочка ошибки “Check Engine”, а также исчезнут проблемы с катализаторами. Однако, это не так.
Обманка катализатора – это лишь возможное, временное решение в вопросе негодных катализаторов. Этот ремонт машины не может считаться полноценным и качественным.
Если Вы закажите установку обманки катализатора на свою машину, чтобы таким образом выполнить ремонт выхлопной системы и вернуть нормальную работоспособность двигателю, то прогадаете.
На самом деле проблема с негодными катализаторами никуда не денется. И как только из строя выйдет второй датчик кислорода выхлопной системы, то негативные последствия забившихся катализаторов вернутся, причем еще с большими проблемами.
А выйдет из строя второй датчик кислорода выхлопной системы, после установки обманки катализатора, очень быстро.
Поэтому, уважаемые водители, если вы рассматриваете наиболее приемлемые и выгодные варианты ремонта двигателя и ремонта выхлопной системы после возникших неполадок из-за негодных катализаторов, то мы, как профессиональный автосервис, рекомендуем Вам ни в коем случае не устанавливать обманку катализатора, а сразу произвести полноценный ремонт данных неполадок через чип тюнинг.
Мы – автосервис Гефест в городе Раменское – предлагаем своим клиентам профессиональный ремонт автомобилей с официальной, длительной гарантией качества! К нам вы можете обратиться с вопросом решения проблем в авто из-за негодных катализаторов, и на месте заказать самый лучший, проверенный и приемлемый по цене ремонт.
Специалисты автосервиса Гефест выполнят чип тюнинг двигателя Вашей машины и полностью, раз и навсегда, устранят всевозможные неполадки с катализаторами и датчиками кислорода выхлопной системы.
Выполняется чип тюнинг через:
Данный набор профессиональных услуг во много раз качественнее и надежнее, чем установка обманки катализатора. Потому что удаленные остатки катализатора из выхлопной системы освободят своевременный, быстрый выброс газов. А отключенный лямбда зонд (датчик кислорода) больше не будет выдавать ошибку и сбивать настройки в ЭБУ.
После чип тюнинга у двигателя Вашей машины откровенно начнется новая жизнь, он сможет “дышать полной грудью” и выдавать даже увеличенное количество оборотов. После чип тюнинга ни физических, ни программных проблем из-за катализаторов больше не будет!
Каталитический нейтрализатор, несмотря на свои небольшие размеры, имеет важное значение в конструкции выхлопной системы автомобиля. Этот элемент позволяет очистить отработанные газы до менее опасных при попадании в окружающую среду. Нейтрализатор расположен внутри выхлопной трубы между двигателем автомобиля и глушителем. Совместно с катализатором в составе выхлопной системы работают лямбда зонды (они же – кислородные датчики), позволяющие измерить долю кислорода в переработанных выхлопных газах.
Важно! Как и любая деталь, нейтрализатор со временем приходит в негодность. Некачественное топливо, резкие перепады температур и плохие дороги только ускоряют этот процесс.
Так, по каким признакам можно определить, что катализатор неисправен и требуется его замена?
Первое, что должно насторожить автовладельца – резкое снижение мощности двигателя, особенно, если вместе с этим наблюдается повышенный расход топлива. Из-за того, что катализатор забивается в процессе эксплуатации, выход отработанных выхлопных газов значительно затрудняется, что и приводит к потере мощности двигателя автомобиля.
На неисправность катализатора указывает и сообщение об ошибке на электронном блоке управления автомобилем во время работы двигателя.
При неисправном катализаторе часто можно услышать посторонние шумы в области выхлопной системы, нередко появляются и неприятные запахи. На холостом ходу может плавать стрелка тахометра.
Для подтверждения неисправности нейтрализатора рекомендуется обратиться в ближайший автосервис, где специалисты с помощью специального оборудования опровергнут или подтвердят догадки автовладельца. Если нейтрализатор действительно неисправен, то они могут предложить 3 варианта: заменить неисправное устройство на новое оригинальное, осуществить замену на универсальный пламегаситель или же просто удалить неисправную деталь.
Важно! Наилучшим вариантом из перечисленных является замена на новый нейтрализатор, однако стоимость оригинальной детали достаточно высока, особенно если планируется установка на иномарке.
Однако специалисты автосервисов предлагают своим клиентам другой, не менее эффективный вариант решения этой проблемы — вырезать отработанный катализатор, и установить обманку кислородного датчика. Подобную процедуру не рекомендуется делать самостоятельно – лучше обратиться в специализированный сервисный центр, это поможет избежать проблем с эксплуатацией автомобиля в дальнейшем.
Процедура удаления нейтрализатора имеет свои плюсы и минусы, поговорим о них подробнее.
Преимущества удаления катализатора:
Процедура удаления имеет и ряд недостатков:
Важно! По этой причине с особым вниманием следует относиться к выбору автосервиса, где вы планируете устанавливать деталь.
Только взвесив все «за и против» данной процедуры, автовладелец может обратиться в сервисный центр.
После удаления неисправного нейтрализатора важно установить в конструкцию выхлопной системы обманку кислородного датчика. Эта деталь поможет избежать в дальнейшем появления на электронном блоке управления соответствующего сообщения об ошибке – электроника будет воспринимать работу двигателя как нормальную.
Существует три основных типа обманок кислородного датчика:
Поговорим подробнее о каждом из видов.
Механическая обманка кислородного датчика представляет собой маленькую трубку, изготовленную из жаропрочного материала под конкретную модель автомобиля. По центру трубки просверливается тонкое отверстие, через которое к датчику будет поступать меньший объем выхлопных газов. Чем тоньше отверстие, тем меньше вредных веществ будет поступать к датчику, а значит, электроника будет воспринимать работу выхлопной системы как нормальную и не выдавать сообщений об ошибке. Такая кислородная обманка прекрасно работает на американских и японских автомобилях. Однако технологии не стоят на месте, и сегодня выпускаются более «умные» ЭБУ двигателем автомобиля, поэтому механическая обманка прекрасно работала несколько лет назад. По этой причине сегодня начали выпускать усовершенствованный вид механической обманки кислородного датчика – мини-катализатор.
Основное отличие мини-катализатора от обычной механической обманки состоит в том, что внутрь металлической трубки устанавливается маленькая частичка настоящего нейтрализатора. Стоимость такой детали значительно ниже установки оригинального нейтрализатора.
Важно! Перепрошивка программного обеспечения ЭБУ двигателя является не менее эффективным способом, при этом лямбда зонд полностью удаляется, а в настройки программы вносятся необходимые изменения, либо ПО полностью переустанавливается. Стоит понимать, что перепрошивка требует специальных знаний, поэтому производить ее самостоятельно не рекомендуется.
Электронная обманка кислородного датчика представляют собой технически сложные схемы с встроенным микропроцессором. Такие устройства помогают практически полностью решить проблему с работой лямбда зонда. Работа эмулятора заключается в настройке и преобразовании сигнала, поступающего в электронный блок управления, при котором электроника понимает работу выхлопной системы как нормальную и не выдает соответствующих сообщений об ошибках. Электронные обманки также различаются по сложности изготовления. Такие устройства подходят далеко не для всех автомобилей – например, их бессмысленно использовать на автомобилях, программное обеспечение которых защищено от внесения изменений.
Независимо от вида обманки, которую вы планируете установить, эту процедуру лучше доверить профессионалам сервисного центра, чтобы избежать проблем с работой автомобиля.
Ошибки по катализатору появляются примерно на 80-120 тыс.км пробега у всех автомобилей, имеющих нормальный катализатор. Примерно такой срок службы и заложен на этот «расходник».
Некоторые катализаторы выходят из строя раньше, становясь жертвами некачественного топлива, некоторые живут долго и счастливо, ничем не напоминая о себе владельцу.
Однако, если видите на приборной панели горящий «Check engine», а диагностика показывает что-то вроде P0420-P0424 (а если катализаторов два, то по второму кату будут ошибки P0430-P0434) — это значит пора менять катализатор на новый. Стоит ли покупать и ставить новый катализатор или же решить вопрос более радикально — решать вам, а цель этой статьи рассказать о способах удаления катов. В конце этой статьи представлена совсем неаппетитная фотка мертвого катализатора. Там же есть фото обманки и процесса чип-тюнинга, а пока — только текст и смысл!
Итак, если не брать во внимание замену катализатора на новый, то есть 2 способа. Все они имеют одну общую операцию — физическое удаление катализатора. В зависимости от местоположения катализатора процедура его извлечения может длиться от часа и до нескольких рабочих дней — некоторые автопроизводители умудряются запихнуть каты таким хитрым образом, и так их замуровать шлангами и другими железками, что слесари, при извлечении этих самых катов, начинают творить настолько изощренные матюки — только успевай записывать!
После того, как соты катализатора извлечены, на его место устанавливается пламегаситель, а потом начинаются отличия.
Итак, способ первый — удаление катализатора с установкой обманки лямбда зонда.
Обманка лямбда зонда бывает двух видов — электронная и механическая.
Механическая обманка представляет из себя болт с хитрыми отверстиями для выхлопных газов. Путем снижения давления на датчик лямбды за счет узкого отверстия такая обманка «говорит» электронному блоку управления (ЭБУ), о том что «катализатор стоит, разница в давлении есть, но в пределах нормы, так что всё «хорошо», панику не поднимаю, в «аварию» не падаем.
Электрическая обманка, если совсем упрощенно, корректирует сигнал от датчика к ЭБУ, снижая передаваемый вольтаж на «допустимые» значения.
Устанавливается быстро, стоит недорого. Единственная проблема — через 200/250 км опять полезут ошибки. Предусмотреть весь рабочий диапазон «нормальности» ни механическая, ни электронная обманка не в состоянии, при автоматической корректировке топлива рано или поздно показания начнут вылезать за пределы допустимого и мозги начнут опять показывать «чек».
Второй вариант — отключение катализаторов с чип-тюнингом
Суть операции — влезть непосредственно в мозги автомобиля и убрать из программы все упоминания о катализаторах. Делать это стоит только в правильном месте, силами опытных специалистов с прямыми руками.
Сменив прошивку автомобиля на «базкатализаторную» уже совершенно неважно что там показывает датчик лямбда-зонда и жив ли он там вообще — компьютер забыл о существовании катализатора раз и навсегда, и все сигналы второй лямбды (а так же их отсутствие) ему совершенно неинтересны.
До тех пор, пока прошивка не будет затерта (например, это может произойти при посещении дилерского центра — при выходе новой версии прошивки её могут обновить) никаких проблем с катализатором не будет.
Гораздо более надежный способ решить проблему с катализатором — это, безусловно, замена прошивки. Однако, не на всех автомобилях такое возможно. На сегодняшний день есть небольшой сегмент пока еще недоступных для чип-тюнинга автомобилей, которые тем не менее, тоже имеют катализаторы и весь пучок проблем с ними связанных. Решать их как-то нужно, и вот им можно ставить обманки. Это не даст 100% гарантии от появления ошибок в будущем, однако избавит от необходимости приобретения нового катализатора.
Удаление катализатора с чип-тюнингом (сменой прошивки ЭБУ) стоит дороже, чем удаление ката с установкой обманки. Но только с чип-тюнингом можно полностью гарантировать отсутствие проблем по катам в будущем.
У нас можно удалить катализаторы всеми вышеперечисленными способами — у нас есть и обманки, оборудование для смены прошивки, прямые руки и огромный опыт.
Ну а теперь — слайды!
Первый слайд — совсем мёртвый, испортившийся катализатор (похоже на грибы, но на самом деле это оплавившийся кат):
Обманка второго лямбда-датчика (механическая):
Смена прошивки с использованием лицензионного оборудования фирмы AlienTech:
(На фото представлен вскрытый блок, для наглядности, вскрытие блока требуется только в 35% случаев, но всё равно — «Все трюки выполнены профессионалами, не пытайтесь повторить это дома!» 🙂
Спасибо за внимание, всегда ваш
N.S.
Когда может потребоваться обманка
Катализатор может разрушиться, забиться сажей при некачественном топливе, просто потерять свои свойства. В таком случае второй лямбда-зонд отправит на ЭБУ сигнал о неисправном состоянии системы очистки выхлопных газов. Загорится сигнал «CHECK».
Ситуация не является аварийной и опасной для двигателя. Однако строгие экологические нормы запрещают эксплуатировать автомобиль с неисправным катализатором. Программой, заложенной в ЭБУ, у такого автомобиля ограничиваются обороты, т. е. остается возможность движения только до места ремонта.
Катализатор – устройство не из дешевых. Не всегда есть в наличии соответствующая марка. Чтобы автомобиль не простаивал, остается только провести ЭБУ установкой обманки.
Два основных типа
Механическая обманка – это стальная вставка, которая вворачивается в катализатор в место лямбда-зонда. А уже в нее устанавливается сам датчик. Обманка сама содержит катализатор, который нейтрализует выхлопные газы, поступающие в нее в небольших количествах. Датчик кислорода измеряет содержание CO в ограниченном потоке выхлопных газов. Такая обманка является рабочим мини-макетом нейтрализатора выхлопных газов автомобиля.
Еще один вид механической обманки для автомобилей класса Е-3 – «пустая» обманка. В ее пустотелом корпусе проделано отверстие диаметром 2-3 мм. Лямбда-зонд, ввернутый в нее, выдает сигнал, соответствующий исправному состоянию катализатора.
Электронный эмулятор – устройство, подключаемое в разъем датчика кислорода. Он имитирует не только исправную работу катализатора, но и самого лямбда-зонда. Часто используется в случаях, когда не понятно, что является причиной появления ошибки.
Эмулятор нельзя устанавливать возле выхлопной трубы из-за опасности повреждения электроники высокой температурой. Провода датчика нужно отвести в безопасное место.
Установка любого типа обманки не занимает больше 10-15 мин, может быть выполнена любым водителем самостоятельно.
Возможность перепрошивки ЭБУ используется редко. Хотя несложно изменить в программе тарировку датчика, сместив точку «исправно» на графике напряжений.
Вмешательство в программное обеспечение может отрицательно проявить себя при обновлении прошивок ЭБУ.
Цена обманки на порядок ниже, даже чем у бывшего в употреблении катализатора. И все же нельзя забывать, что автомобиль с неисправным нейтрализатором выхлопных газов наносит вред окружающей среде. Желательно, чтобы установка обманки была временной мерой.
Одним из признаков того, катализатор выхлопных газов забился является повышенный расход топлива. Как только возникло ощущение, что машина стала есть больше топлива, то сразу необходимо обратить внимание на катализатор. Не поленитесь сами или не пожадничайте в автосервисе, иначе последствия вам обойдутся гораздо дороже.
Грамотный механик знает об этом, и вместо исправления этой проблемы разведет вас на множество других процедур начиная с замены свечей и промывки форсунок для снижения расхода топлива. Теперь и вы посвящены в тайны автосервисов.
Как влияет катализатор на расход топлива, как вообще выхлоп может повлиять на расход топлива? Смотрите, на самом деле всё просто.
Расскажу быстро, чтобы вам меньше читать, а мне меньше писать.
Выхлопная система автомобиля оснащается датчиками кислорода. Обычно установлены два лямбда зонда — до и после катализатора (нейтрализатора выхлопных газов), но бывает и больше. При этом принцип установки лямбда зондов любого количества один и тот же — до катализатора и после него. Датчики лямбда нужны для того, чтобы передавать информацию о составе выхлопного газа в компьютер (мозги) машины, который на основании этих данных корректирует состав топливо-воздушной смеси и её дозировку. Вторая лямбда показывает как отработал катализатор.
Если катализатор только начал забиваться, то показания второй лямбды будут отличаться от номы, но чек не загорелся, потому что электронный блок управления, он же — мозги, пытается корректировать показания датчика топливом. Ваш автомобиль начинает больше кушать. Никакой мистики! Определяется это элементарно без всяких компьютерных диагностик.
Как определить, что забит катализатор? Внимание — раскрываю секрет! Откручиваете катализатор и светите фонариком через его соты в свои ясны очи. Если света на том конце нет, то диагноз — катализатор забит напрочь! Если свет едва виднеется посередине, то процесс необратимо начался. Можно прикрутить обратно пока совсем не закупорится, можно заменить катализатор или удалить с заменой на пламегаситель.
Как было сказано выше — забитый катализатор лечится заменой или удалением.
С заменой более менее всё понятно — если состоятельный человек, то поставил оригинал и забыл о проблеме, если хочется дешевле, то поставить универсальный катализатор. Насколько универсальный катализатор хуже, лучше оригинала — это вопрос спорный, но очевидно одно — универсальный катализатор — в разы дешевле оригинала.
Но, как всегда, возникает желание забыть об этой проблеме с катками раз и навсегда. Вопрос об экологии конечно тут мало у кого возникает, когда дело касается кровно заработанных. Удалить катализатор! Звучит это всегда решительно и победоносно.
Удалить катализатор своими силами в гараже очень просто. Окрутили вытряхнули останки. (Не выбрасывайте — старые катализаторы можно сдать за деньги, приёмщиков море) Собрали в обратном порядке, где надо приварили. Всё! Чумазое лицо светится счастьем! Заводи!
Дикий рёв из выхлопной трубы и неприятно горящий check engine. Что-то явно пошло не так.
Не впадайте в панику — просто вытряхнуть катализатор — этого недостаточно, так как во-первых выхлопные газы не встречают никакого сопротивления и раскалённым прямотоком летят по выхлопной системе, отсюда и рёв, во-вторых задний кислородный датчик показывает критичные показания, отсюда и ошибка по чеку.
Чтобы завершить начатое необходимо вместо удаленного катализатора установить пламегаситель, который будет рассекать и замедлять поток выхлопных газов. Сделали?
пламегаситель из нержавейки
Поздравляю, рёва больше нет! Сделать это необходимо обязательно иначе сожжете заднюю лямбду. И начнутся пляски с бубнами и подбором б/у, универсальных и наконец дорогих оригинальных лямбдазондов.
И вот мы вплотную подошли ко второй части.
Опять же коротко, но доступно. Обманка лямбда зонда — это, чаще цилиндрической формы, трубка в которую вкручивается датчик, устроена обманка таким образом, чтобы датчик передавал в ЭБУ (мозги) показания в пределах нормы. ЭБУ при этом воспринимает, что катализатор не только на своём месте, но и даже исправен. Сама обманка вкручивается на место второй лямбды. Обманку можно назвать эмулятором катализатора.
Есть три типа обманок — механические, каталитические и электронные.
Механические — со стороны глушителя очень маленькое отверстие, чтобы выхлопа попадало как можно меньше. В настоящее время на автомобилях стандарта Euro-3, Euro-4 такие обманки уже не работают и при их установке всё равно будет гореть Chek Ehgine.
Каталитические — со стороны глушителя установлен мини-катализатор, газы проходя через него к датчику, действительно проходят через катализатор того стандарта, к которому относится автомобиль. Чек не загорается, ЭБУ спокоен, и почти никакого обмана.
Электронные — это довольно грубое вмешательство в нежную электронику автомобиля. А если машина Peugeot или Citroen, то электронные обманки могут серьезно повредить и без того ненадежную электрику французов. Настоятельно — не рекомендую.
Эта тема обладает определенной популярностью и при желании подробностей и историй вы можете найти на сайтах автомобильных сообществ, например, на глубоко уважаемом drive2.ru
В заключение хочу сказать, что с удалённым катализатором выхлоп автомобиля становится очень токсичным, причём вы это почувствуете слизистой носа и глаз. Поэтому всё же совет профессионала — если избавляться от катализатора то только от испорченного с заменой на новый — универсальный, оригинальный — решать Вам. Этим дышите не только Вы, но и Ваши дети и МЫ.
Спасибо за внимание. Пишите вопросы, звоните, комментируйте.
04.06.2021
В каждом новом автомобиле присутствует каталитический нейтрализатор (катализатор). Представляет собой устройство из сот, покрытых палладием и платиной. Предназначение у этой детали — экологическое, она обеспечивает быстрое окисление выхлопных газов, превращая их в безобидный пар плюс углекислый газ, который поглощается растениями. Качество получившегося в итоге газа контролирует специальный датчик кислорода.
Катализатор зачастую выходит из строя из-за низкокачественного бензина или неверной дозировки чистящих присадок. Тогда его обычно удаляют, поскольку новый обходится довольно дорого, а служит всего несколько лет.
Придуманная для «обхода» катализатора обманка позволяет свободно пользоваться автомобилем, даже если кат неисправен или удален. Обманка подает на датчик кислорода («лямбда зонд») сигнал, что состав выхлопных газов впорядке. Если этого не сделать, автомобиль будет пытаться отрегулировать топливную смесь в ту или иную сторону, в результате чего вырастет расход топлива и упадет мощность авто.
Под обманом кислородного зонда подразумевается принуждение его к показу нужных величин. Электронный блок управления автомобилем должен увидеть, что катализатор на месте и исправен. Выделяют две основных схемы решений такого рода:
Датчики кислорода ставят в выпускную систему современных автомобилей, оснащенных инжекторной системой впрыска горючего. Встречаются системы с двумя зондами вместо одного — тогда датчики ставятся до и после ката, если один — то только после. В случае с двумя лямбдами один производит замеры содержания кислорода в выхлопе, куда он выходит сразу из цилиндров, а второй проверяет и корректирует результаты первого.
Определившись, какая лучше обманка, можно самостоятельно соорудить и поставить ее, при наличии подходящего инструмента. Два наиболее простых варианта — это электронный эмулятор с конденсатором и резистором, и механическая втулка.
Для производства механической втулки понадобится токарный станок по металлу, плашка, метчик, резцы разных видов, и также болванка из нержавеющей стали либо бронзы. Чтобы сделать электронный обманный механизм, необходимо подготовить конденсаторы емкостью от 1 до 5 мкФ, паяльник, резисторы от 100 кОм до 1 мОм, изоляцию, флюс, припой, эпоксидную смолу (возможна замена герметиком), а также какую-нибудь коробку для корпуса.
Изготовление ввертыша при наличии навыков работы со станком займет не более часа, с учетом пайки электроники.
Если вы приняли решение об установке обманки на катализатор в формате мини-катализатора, то будет уже сложнее. Особых навыков в сфере программирования и электроники требует создание автономного имитатора сигналов на основе микроконтроллера своими руками.
Установка механизма, обманывающего лямбда-зонд, позволит устранить ошибки Check Engine:
Однако применять такой способ есть смысл исключительно на инжекторном авто с газобаллонным оборудованием поколения 1-3 без обратной связи. На бензиновом двигателе не рекомендуется затрагивать показатели верхнего лямбда-зонда, так как именно по этим показателям ЭБУ корректирует топливную смесь.
Если вы не знаете, как поставить обманку на катализатор и не имеете достаточно времени, чтобы в этом разбираться, то предлагаем обратиться в наш автосервис — «Мастер глушителей» профессионально занимается выхлопными системами и их компонентами. При необходимости осуществляем прошивку авто под Евро-2, удаление катализатора, установку пламегасителя и другие связанные с этим работы.
Поломка катализатора – это всегда большая проблема для автовладельца. Ведь при этом:
Поэтому многие автовладельцы предпочитают либо вовсе удалить забитый или рассыпавшийся катализатор, либо установить не его место пламегаситель.
После этой процедуры, система выхлопа работает лучше (в сравнении с поломанной). Однако датчики кислорода (лямбды), получают неверную информацию. Как следствие имеет место неверная работа блока управления двигателем, появление ошибок «check engine», перевод мотора в аварийный режим.
Для того чтобы компьютер получал «правильную» информацию после удаления катализатора, необходимо внести некоторые изменения в конструкцию выхлопной системы. Это можно сделать несколькими способами:
В нашем сервисе программирование производится по заводским параметрам. Фактически, клиент получает полноценный эмулятор катализатора.
Обратившись в наш сервис по ремонту выхлопных систем, вы получите эмулятор лямбда зонда, который максимально подходит для Вашего автомобиля.
Пользуясь неосведомленностью клиента, многие СТО стремятся без надобности установить дорогостоящие сложные устройства. А в большинстве случаев, нужна лишь обманка второго лямбда зонда.
Мы не стараемся выжать максимальную цену, для сервиса «Ваш глушитель» важно найти решение, которое устраивает заказчика.
Принадлежности Расширять
Элемент в буфере обмена
Zhi Zhang et al. Nano Lett. .
Показать детали Показать вариантыПоказать варианты
Формат АннотацияPubMedPMID
.2015 11 февраля; 15 (2): 876-82. DOI: 10.1021 / NL503556A. Epub 2015 15 января.Элемент в буфере обмена
Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplayПоказать варианты
Формат АннотацияPubMedPMID
В данной работе мы демонстрируем эпитаксиальный рост бездефектных нанопроволок InAs со структурой 001̅⟩ на основе GaAs {111} B с использованием Au-катализаторов в молекулярно-лучевой эпитаксии.Было обнаружено, что катализаторы и лежащие в их основе нанопроволоки ⟨001̅⟩ имеют ориентационное соотношение {11̅03} C // {002̅} InAs и [3̅302] C // [11̅0] InAs из-за их небольшого несоответствия решеток в плоскости между соответствующие им интервалы решетки, перпендикулярные атомным плоскостям {001̅} нанопроволок, что приводит к образованию границ раздела катализатор / нанопроволока {001̅} и, как следствие, образованию нанопроволок 001̅⟩. Это исследование обеспечивает практический подход к управлению кристаллической структурой и структурным качеством нанопроволок III-V посредством тщательного контроля кристаллической фазы катализаторов.
Ключевые слова: Эпитаксиальный рост; Нанопроволоки InAs; МБЭ; бездефектный.
Сюй Х., Ван И, Го И, Ляо Ц., Гао Ц., Тан Х. Х., Джагадиш Ц., Цзоу Дж. Xu H, et al. Nano Lett. 2012 14 ноября; 12 (11): 5744-9. DOI: 10.1021 / NL303028U. Epub 2012 5 октября. Nano Lett. 2012 г. PMID: 23030768
Чжан З., Лу З.Й., Чен П.П., Лу В., Цзоу Дж.Чжан З. и др. Наноразмер. 2015 7 августа; 7 (29): 12592-7. DOI: 10.1039 / c5nr03503a. Epub 2015 6 июля. Наноразмер. 2015 г. PMID: 26145435
Сунь Ц., Гао Х, Чжан Х, Яо Х, Сюй С, Чжэн К., Чен П, Лу В, Цзоу Дж. Sun Q и др. Наноразмер. 2020 7 января; 12 (1): 271-276. DOI: 10.1039 / c9nr08429k.Epub 2019 10 декабря. Наноразмер. 2020. PMID: 31819937
Сунь Цзиньпин, Гао Х, Чжан Х, Яо Х, Чжэн К., Чен П, Лу В, Цзоу Дж. Sun Q и др. Интерфейсы ACS Appl Mater. 2019 27 ноября; 11 (47): 44609-44616. DOI: 10.1021 / acsami.9b15575. Epub 2019 13 ноя. Интерфейсы ACS Appl Mater. 2019. PMID: 31684720
Ван CY, Hong YC, Ko ZJ, Su YW, Huang JH. Ван CY и др. Nanoscale Res Lett. 2017 Декабрь; 12 (1): 290. DOI: 10.1186 / s11671-017-2063-3. Epub 2017 21 апреля. Nanoscale Res Lett. 2017 г. PMID: 28438011 Бесплатная статья PMC.
Для больших реакторов установка перегородок является обычной практикой. обеспечить более эффективное перемешивание и теплопередачу в реакторе 34 .Без перегородок жидкость могла бы свободно вращаться без достижения хорошего перемешивания и выхода реакции. Чтобы гарантировать, что разработанный химический реактор с быстро вращающейся крыльчаткой действительно требует перегородок, аналогичных обычным химическим реакторам с более низкими скоростями вращения, здесь изучалось влияние перегородок. Реактор исследовали с соответствующими перегородками продольного потока на крышке, заходящей в реактор, и без них. Размеры перегородок: 35,36 : количество перегородок = 4, ширина = 12.5 мм, длина = вдоль реактора до конца на расстоянии 10 мм от днища, расстояние от стенки = 2,1 мм. Эксперимент по влиянию перегородок основывался на молярном соотношении MeOH / рафинированное пальмовое масло 6: 1, реакционном объеме 1000 мл, скорости потока сырья 25 мл / мин, содержании NaOH 1 мас.% И 62–63 ° C. Результат показан на рис. 1.
Рис. 1Влияние перегородок на выход FAME в установившемся режиме (рафинированное пальмовое масло, 1000 мл, 25 мл / мин, 1 мас.% NaOH, 6: 1 MeOH: молярное содержание масла. соотношение 62–63 ° С).
Наличие перегородок показывает значительное влияние как на выход FAME в установившемся режиме, так и на потребление энергии. Выход FAME увеличился с 72,5 до 80% после времени реакции 90 мин. Кроме того, для реактора без перегородки при той же скорости крыльчатки температура смеси повышалась очень медленно, поскольку для достижения 62 ° C потребовалось около 30 минут. Для реактора с перегородками потребовалось всего около 10 мин. Это открытие подтверждает гипотезу о том, что реактор с быстро вращающимися лопастями также требует перегородок для улучшения тепло- и массообмена, а также структуры потока жидкости, что приводит к быстрому повышению температуры, вызывающему продвижение эндотермической реакции 34 .Они работают, нарушая структуру потока и поддерживая движение жидкости от верхней части к нижней, чтобы способствовать радиально-осевой циркуляции жидкости 37 . Кроме того, они предотвращают завихрение и завихрение жидкости, что приводит к высокой скорости сдвига 38 и снижает относительную скорость между рабочим колесом и жидкой смесью, что приводит к увеличению степени турбулентности. Этот результат согласуется с отчетом Metawea et al. 39 , которые изучали влияние сетчатых перегородок на выход FAME с использованием емкости с периодическим перемешиванием и обнаружили, что установленные перегородки значительно улучшили выход FAME.Фактически, при визуальном наблюдении через смотровое окно, в случае без перегородки, большая часть жидкой смеси, кажется, выталкивается в сторону реактора и свободно вращается. Поскольку только небольшая часть смеси вступала в физический контакт с крыльчаткой, требовалась более высокая энергия вращения для доведения всей смеси до рабочей температуры по сравнению с корпусом с перегородками.
На рисунке 2a показано влияние реакционного объема и общей скорости потока исходных материалов на выход FAME в установившемся режиме.Важно отметить, что при выполнении выбранных экспериментов в течение 210 мин (см. Дополнительный рис. S4) выход FAME достиг стабильного состояния примерно через 60 мин. Скорость потока 50 мл / мин, по-видимому, обеспечивает самый высокий выход FAME для всех изученных объемов смеси. При этой скорости потока выход FAME увеличивался при увеличении реакционного объема с 1000 до 2000 мл, а затем снижался при дальнейшем увеличении реакционного объема. Таким образом, объем 2000 мл и общая скорость потока сырья 50 мл / мин являются оптимальными параметрами процесса для спроектированного реактора, дающего 82.Выход FAME в установившемся режиме составляет 53%, после промывки он увеличивается до 90,23%.
Рисунок 2( a ) Влияние реакционного объема и общего расхода исходного материала на выход FAME в установившемся режиме (рафинированное пальмовое масло, 1% NaOH, молярное соотношение MeOH: масло 6: 1, 62–63 ° C ), ♦ = после стирки и ( b ) накопленное потребление энергии (контейнер 2000 мл).
Для объема более 2000 мл концентрация микропузырьков из-за кавитации уменьшается из-за неактивных зон в областях, удаленных от кончиков лезвий 40 , а также из-за более низкой массы и теплопередачи, что приводит к снижению выхода FAME.Кавитационный эффект, происходящий внутри реактора, является решающим явлением для повышения эффективности перемешивания. Быстро вращающееся рабочее колесо вызывает значительное снижение давления в жидкости, вызывая многочисленные микропузырьки. Они протекают через кончики и задние кромки вращающихся лопастей, затем врезаются в окружающую жидкость и, в конечном итоге, разрушаются и перемешивают реакционную смесь хорошо 41 . Благодаря высокой скорости вращения крыльчатки быстрая циркуляция жидкости повышает эффективность перемешивания, а также увеличивает кинетику реакции.Из-за влияния общей скорости потока исходных материалов выход FAME для всех реакционных объемов увеличивался с увеличением скорости потока исходных материалов с 25 до 50 мл / мин, но снижался с увеличением скорости потока 75 мл / мин. Этот результат контрастирует с исследованием Chen et al. 42 и Santacesaria et al. 43 , поскольку они сообщили, что увеличение скорости потока снижает время пребывания, что приводит к более низкому выходу биодизельного топлива. Однако в настоящей работе контролировали температуру внутри камеры, регулируя скорость крыльчатки.Когда скорость подачи увеличивается, температура смеси снижается, и крыльчатка должна вращаться быстрее, чтобы поддерживать ту же температуру. Можно сделать вывод, что скорость перемешивания больше влияет на выход биодизеля.
Для реакционного объема 2000 мл три общих скорости потока исходных материалов 25, 50 и 75 мл / мин соответствуют времени пребывания 80, 40 и 26,67 мин соответственно. Поскольку оптимальная скорость потока составляла 50 мл / мин, оптимальное время пребывания для исследуемого реактора составляет 40 мин.Darnoko and Cheryan 24 также обнаружили оптимальное время пребывания 60 минут для достижения наивысшей концентрации сложных эфиров 85,6% на основе реактора CSTR с более коротким или более длительным временем пребывания, что приводит к низкому выходу. Влияние времени пребывания в настоящей работе можно обсудить следующим образом. Более длительное время пребывания обеспечивает более высокий выход FAME, согласно литературным данным, что содержание метиловых эфиров и конверсия масла в результате переэтерификации увеличиваются с увеличением времени 24,44 .Кроме того, время пребывания для непрерывной переэтерификации может иметь широкий диапазон от секунд до минут в зависимости от типов реакторов и скорости потока. Длительное время пребывания может усилить гидролиз сложных эфиров, вызывая потерю сложного эфира и снижая выход FAME 45 . Слишком большое время пребывания может также привести к обратимой реакции и испарению метанола, что снизит общие выходы 10,12,46 . Время пребывания в настоящей работе было все же короче, чем у реактора периодического действия с перемешиванием 1 час и мембранного реактора 1–3 часа 47 , что указывает на более высокую эффективность производства.Для накопленного потребления энергии, показанного на рис. 2b, более высокая скорость потока требует больше энергии для нагрева дополнительного количества реагентов, поступающих в реактор. Потребление энергии повлияет на эффективность урожая.
Соответствующая конструкция цилиндрического химического реактора по высоте и диаметру помогает увеличить теплопередачу, перемешивание жидкостей, а также производительность. Обычно оптимальное отношение высоты ( H ) к диаметру ( D ) цилиндрического химического реактора равно единице.Высота смеси растворов в реакторе для контейнера объемом 2000 мл составляет около 11,5 см ( H ). При диаметре реактора 15 см ( D ) соотношение H / D составляет приблизительно 0,8. Отношение единицы H / D соответствует объему смеси примерно 2120 мл. Небольшое несоответствие между оптимальным соотношением H / D для спроектированного реактора и теорией может указывать на то, что цилиндрический реактор с очень высокой скоростью вращения крыльчатки может не соответствовать теории, применяемой для обычных цилиндрических химических реакторов с низкой скоростью вращения крыльчатки.
Стехиометрически для переэтерификации 1 моль триглицерида требует 3 моль спирта для образования 3 моль FAME и 1 моль глицерина. Однако для ускорения реакции с очень высокой скоростью реакции и повышением конверсии масла предпочтительно использовать большое количество спирта. Кроме того, при более низком соотношении метанола высоковязкое масло требует большего количества метанола, чтобы быть растворимым в метаноле 48 . В этой работе молярные отношения метанола к рафинированному пальмовому маслу составляли 3: 1, 6: 1 и 9: 1 с 1 мас.% NaOH при реакционном объеме 2000 мл, скорости потока сырья 50 мл / мин и при 62– 63 ° C, результаты представлены на рис.3. Стационарный выход FAME является низким для стехиометрического соотношения 3: 1 из-за снижения смешиваемости и контакта между молекулами метанола и масла 48 . При увеличении молярного отношения до 6: 1 выход FAME увеличился с 72,69 до 82,53%. За пределами молярного отношения 6: 1 избыточное количество метанола незначительно снижает выход FAME в установившемся состоянии до 78,58%. Причина снижения выхода FAME может быть связана с увеличением растворимости метанола, FAME и глицерина. Более высокое количество метанола также снижает концентрацию масла и снижает выход FAME.Кроме того, был отчет, показывающий, что соотношение метанола к маслу выше 6: 1 отрицательно влияет на выход FAME из-за образования эмульсии глицерина с полученным FAME, что приводит к меньшему выходу 39 . Этот результат соответствует отчету о том, что выход биодизеля может снизиться из-за избытка метанола 39,45 . Кроме того, использование избыточного метанола приводит к высокой стоимости извлечения и разделения метанола. Следовательно, молярное отношение метанола к маслу 6: 1 было оптимальным значением для дальнейших исследований.Это соотношение также полезно для повышения урожайности, поскольку при этом соотношении накопленное потребление энергии минимально.
Рисунок 3Влияние молярного соотношения реагентов на выход FAME в установившемся режиме (рафинированное пальмовое масло, 2000 мл, 50 мл / мин, 1 мас.% NaOH, 62–63 ° C).
На основании результатов, представленных на рис. 4, стационарный выход FAME увеличивался с увеличением загрузки катализатора с 0,75 до 1,25 мас.%, Достигая наивысшего значения 83,61% для 1.25 мас.% NaOH. Однако увеличение выхода всего на 1,08% за счет увеличения концентрации катализатора с 1 до 1,25 мас.% Не оправдывает использования высокой загрузки катализатора. При низком содержании катализатора 0,75 мас.% Наблюдается низкий выход FAME. Небольшое количество катализатора означает небольшое количество присутствующих активных центров для реакции с маслом, что приводит к низкому выходу FAME 40 . Также при 1,25 мас.% Наблюдали образование эмульсии, и это явление приводит к трудностям разделения 15 , включая увеличение затрат на производство и очистку.Более высокая вязкость смеси для случая 1,25 мас.% Очевидна из значительного увеличения накопленного потребления энергии. Следовательно, концентрация катализатора 1 мас.% Подходит для исследуемой конструкции реактора. Это также выгодно для эффективности выхода, поскольку накопленное потребление энергии минимально при такой загрузке катализатора.
Рис. 4Влияние загрузки катализатора на выход FAME в установившемся режиме (рафинированное пальмовое масло, 2000 мл, 50 мл / мин, 62–63 ° C).
Температура реакции влияет на кинетику и равновесие.Более высокие температуры могут увеличить теплопередачу и снизить вязкость масла. Результаты, показанные на фиг. 5, показывают, что при повышении температуры реакции с 50 до 62 ° C выход FAME в установившемся состоянии повышался, а при 65 ° C выход снижался. Максимальный стационарный выход FAME 82,53% был получен при 62 ° C. При низкой температуре реакции скорость реакции была низкой 49 , что приводило к низкому выходу FAME. При превышении температуры (65 ° C), превышающей точку кипения метанола (64.7 ° C), он способствует нахождению метанола в паровой фазе, в то время как масло все еще находится в жидкой фазе, что влияет на плохой контакт между реагентами 15 и изменяет оптимальное молярное отношение метанола к маслу. Высокая температура реакции также отрицательно сказывается на энергопотреблении.
Рис. 5Влияние температуры реакции на выход FAME в установившемся режиме (рафинированное пальмовое масло, 2000 мл, 50 мл / мин, 1 мас.% NaOH).
Положение выхода реагента важно для жидкофазных реакций.Влияние положения выхода реагента показано на рис. 6. Центральное положение показало лучший стабильный выход FAME, чем положение у стены (82,5% против 77,8%). В центре или рядом с кончиком крыльчатки, обеспечивающей наибольшую турбулентность 50 , новый реагент подвергался эффективному перемешиванию, преодолевая меньшую растворимость масла и метанола, что давало лучший результат по выходу FAME. Как правило, новое сырье быстрее всего смешивалось с существующей жидкостью в области сильной турбулентности или там, где существовала самая короткая локальная постоянная времени перемешивания 50 .Когда место разгрузки находится у стенки реактора, помимо плохого перемешивания во всех направлениях, определенное количество новых реагентов будет быстро вытекать из порта разгрузки, не подвергаясь переэтерификации, явление, известное как короткое замыкание. Также важно отметить, что потребление энергии было немного выше и для смещенного от центра корпуса.
Рисунок 6Влияние положения выгрузки реагента на выход FAME в установившемся режиме (рафинированное пальмовое масло, 2000 мл, 50 мл / мин, 1 мас.% NaOH, 62–63 ° C).
На рисунке 7 показаны результаты переэтерификации каждого типа масла. Видно, что пальмовое масло как сырье показало самый высокий выход в стационарном состоянии 82,53% (увеличиваясь до 90,23% после промывки). Кукурузное масло и подсолнечное масло дали немного более низкий выход FAME в стабильном состоянии, в то время как соевое масло и масло канолы дали самое низкое содержание метиловых эфиров. Обзор литературы показывает, что жирнокислотные компоненты каждого сырья не претерпевают заметных изменений в процессе переэтерификации, в то время как физические и химические свойства FAME зависят от длины цепи и количества двойных связей исходного сырья 6 .Хотя соевое, подсолнечное и кукурузное масла содержат одинаковую степень ненасыщенных углеродных связей в отличие от пальмового масла, выходы FAME в стабильном состоянии различаются. Таким образом, выход FAME не зависит от степени насыщения масла. Фактически, молекулярная масса масел напрямую связана с длиной углеродной цепи 51 . При рассмотрении с точки зрения молекулярной массы каждого сырья (см. Дополнительную таблицу S1) пальмовое масло с наименьшей молекулярной массой давало самый высокий выход FAME, в то время как кукурузное масло, имеющее второй наименьший молекулярный вес, обеспечивало второй по величине выход FAME.Подсолнечное масло и масло канолы имеют одинаковый молекулярный вес, но выходы FAME различаются. Соевое масло имеет самую высокую молекулярную массу и дает второй по величине выход FAME. Этот результат можно объяснить тем, что низкомолекулярное масло имеет менее сильные стерические препятствия и, в некоторых случаях, повышенную реакционную способность 52 , влияющую на высокую конверсию масла. Более того, кинематическая вязкость каждого сырья, указанного в дополнительной таблице S1, может влиять на выход FAME. Пальмовое масло показало более высокую кинематическую вязкость и более низкую молекулярную массу, что соответствовало меньшему тормозящему эффекту, давая наивысший выход FAME, в то время как масло канолы и подсолнечное масло имели более низкую кинематическую вязкость и более высокую молекулярную массу, представляя более низкий выход FAME 40 .На основании этого исследования можно сделать вывод, что выход FAME зависит от молекулярной массы (длины цепи) исходного сырья и кинематической вязкости.
Рис. 7Влияние различных типов растительных масел на установившийся выход FAME (2000 мл, 50 мл / мин, 1 мас.% NaOH, 62–63 ° C).
Тип используемого сырья должен зависеть от наличия в каждом регионе. Поскольку свойства биодизеля зависят от характеристик жирных кислот сырья 6 , биодизельное топливо из различных типов сырья подходит для использования в определенных климатических условиях.Сообщается, что пальмовое масло содержит большое количество мононенасыщенных и насыщенных жирных кислот, которые обладают превосходной устойчивостью к окислению, но, скорее, имеют плохие свойства текучести на холоде. 53 . Биодизельное топливо, полученное из пальмового масла, можно без проблем использовать в тропических регионах, за исключением холодной погоды из-за кристаллизации топлива и осаждения, приводящих к засорению топливных магистралей, фильтров и форсунок двигателя 6,53 . В то время как биодизель на основе высокого содержания полиненасыщенных жирных кислот, таких как соевое, подсолнечное и кукурузное масла, демонстрирует хорошие характеристики текучести при низких температурах, подходящих для стран с холодной погодой 53 .Следовательно, выбор сырья для производства биодизеля для каждой страны важен, поскольку он влияет на свойства биодизеля.
Поскольку цена на пищевые масла составляет примерно 80% стоимости биодизеля 25 , стоимость производства биодизеля может быть снижена за счет использования WCO вместо рафинированных растительных масел. Влияние концентрации NaOH на выход МЭЖК в стационарном состоянии показано на рис. 8. Выход МЭЖК в стационарном состоянии увеличивался с увеличением содержания NaOH от 1 до 1.Тем не менее, 25% снизилось при более высокой загрузке катализатора. Самый высокий стабильный выход FAME составлял 80,35% (увеличиваясь до 87,76% после промывки). Как и ожидалось, низкая концентрация катализатора привела к низкому выходу FAME, поскольку количество активных центров было недостаточным для реакции. С другой стороны, слишком много катализатора (1,5%) увеличивало омыление триглицеридами, что приводило к низкому выходу FAME 25 , и биодизельное топливо превращалось в твердое вещество, что непригодно для фактического использования. Этот результат соответствует исследованию Maddikeri et al. 19 , которые исследовали реакцию интенсификации WCO посредством гидродинамической кавитации при загрузке катализатора 0,75–1,25%. Результат показал, что слишком высокая концентрация катализатора не приводит к заметному увеличению выхода FAME.
Рис. 8Влияние загрузки катализатора на выход МЭЖК, полученного по WCO, в установившемся режиме (2000 мл, 50 мл / мин, 1 мас.% NaOH, 62–63 ° C).
Результаты влияния изоляции реактора на установившийся выход FAME показаны на рис.9а. Выход FAME в установившемся режиме 90,5% из рафинированного пальмового масла и 89,85% из WCO был значительно выше, чем в изолированном реакторе. После промывки выход рафинированного пальмового масла и WCO увеличился до 96,81 и 96,57% соответственно. Для неизолированного реактора, поскольку он постоянно теряет тепло в окружающую среду, чтобы поддерживать температуру в объеме от 62 до 63 ° C, скорость крыльчатки должна быть выше, чем у изолированного реактора, что приводит к более высокому выходу FAME. .Этот эффект очевиден из более высокого накопленного потребления энергии, показанного на рис. 9b. Более высокая вязкость WCO по сравнению с рафинированным пальмовым маслом также способствовала более высокому потреблению энергии. Благодаря поддержанию одинаковой температуры реакции как для изолированного, так и для неизолированного корпуса реактора, результат показывает влияние скорости рабочего колеса. Более высокая скорость вращения крыльчатки также увеличивает количество многочисленных микропузырьков из-за возникновения кавитации, что улучшает массо- и теплопередачу, а также гомогенизацию реагентов.Кроме того, при высокой скорости вращения крыльчатки дисперсия масла в метанольной фазе, содержащей катализатор, увеличивается 40 , что приводит к более высокому выходу FAME. Тем не менее, при увеличении скорости вращения рабочего колеса 40 может образоваться больше тепла. Это также предполагает, что даже более высокий выход FAME в установившемся режиме может быть достигнут за счет активного охлаждения реактора, например, водяного охлаждения, так что можно использовать более высокую скорость крыльчатки при поддержании той же температуры реакции 62–63 ° C.Высокая частота вращения крыльчатки около 17 900 об / мин вместе с расчетным числом Рейнольдса 54 из 19 400 указывает на то, что это была полностью турбулентная операция. Следовательно, это может означать, что смесь масла и метанола хорошо перемешана на протяжении всего эксперимента 55 . Результат изоляции, связанный с частотой вращения рабочего колеса, соответствует литературным данным. Например, Metawea et al. 39 и Peiter et al. 56 получил те же результаты и описал, что скорость перемешивания заметно влияет на реакцию переэтерификации.Тем не менее, поскольку переэтерификация является эндотермической реакцией по своей природе 57 , работа с изоляцией может препятствовать отводу тепла из реакционной смеси, что приводит к смещению реакции вперед.
Рисунок 9( a ) Влияние изоляции на выход FAME в установившемся режиме и ( b ) накопленное потребление энергии (2000 мл, 50 мл / мин, 1% NaOH, 62–63 ° C), ♦ = после стирки.
Это открытие свидетельствует о том, что выход FAME отработанного кулинарного масла в качестве сырья так же хорош, как выход FAME на основе пальмового масла.Таким образом, использование отработанного кулинарного масла — еще одна многообещающая экологически безопасная альтернатива непрерывному производству биодизеля. Кроме того, в небольших населенных пунктах отработанное масло от приготовления пищи можно собирать и использовать для производства биодизеля. Это один из способов уменьшить количество отходов в окружающей среде, а также повысить добавленную стоимость отработанного масла.
Кинетику реакции оценивали при 50, 55, 62 и 65 ° C. Кинетику изучали при времени пребывания от 0 до 40 мин.Подгоняя экспериментальные данные с помощью уравнения. (2) хорошая линейная связь между \ (\ frac {{X_ {A}}} {{\ left ({1 — X_ {A}} \ right)}} \) и \ (t \) указывает на то, что кинетика первого порядка подходит для переэтерификации как рафинированного пальмового масла, так и WCO.
Константа кинетической скорости ( k ) и R 2 , полученные в результате переэтерификации, перечислены в дополнительной таблице S3. Самая высокая константа скорости переэтерификации пальмового масла 0,1204 мин -1 с R 2 = 0,9801 была обнаружена при 62 ° C, что подтверждает, что скорость реакции при 62 ° C самая быстрая и соответствует кинетике первого порядка, которая в хорошем соответствии с литературой 33 .Кроме того, k и R 2 , полученные в результате переэтерификации WCO, составили 0,1155 мин -1 и 0,9934, соответственно. Было обнаружено, что кинетическая константа скорости переэтерификации рафинированного пальмового масла была немного выше, чем у WCO. Это может быть связано с присутствием в WCO некоторых примесных соединений, которые могут препятствовать скорости переэтерификации 58 . Darnoko and Cheryan 59 изучили кинетику переэтерификации пальмового масла в реакторе периодического действия и обнаружили константу скорости реакции при 60 ° C, равную 0.141 мин -1 , чтобы получить выход биодизеля 90%. Полин и группа 60 сообщили, что константа скорости реакции, полученная при 60 ° C переэтерификации отработанного кулинарного масла, составляет 0,032 мин -1 с максимальным выходом биодизеля 90%.
Энергия активации исследуемой переэтерификации, полученной из рафинированного пальмового масла, полученного при построении графика ln ( k ) и 1/ T , как показано на дополнительном рисунке S5a, равнялась 29.38 кДж / моль. Уравнение Аррениуса, основанное на рафинированном пальмовом масле в качестве сырья для настоящего исследования, может быть выражено как Ур. (4):
$$ \ ln \ left (k \ right) = ~ — 3533,3 / T + 8,3 $$
(4)
Энергия активации переэтерификации WCO оказалась равной 35,31 кДж / моль, как показано на дополнительном рисунке S5b. Уравнение Аррениуса может быть выражено как Ур. (5):
$$ \ ln \ left (k \ right) = ~ — 4246,8 / T + 10,4 $$
(5)
Под энергией активации понимается минимальная энергия, необходимая для возникновения реакции.Как правило, энергия активации для гомогенной переэтерификации пальмового масла, катализируемой щелочами, должна находиться в диапазоне 27,3–61,5 кДж / моль 59 . В этой работе рассчитанные энергии активации как для пальмового масла, так и для WCO находятся в этом диапазоне и сравнимы с работой Issariyakul et al. 61 , который сообщил об энергии активации 30,2 кДж / моль для переэтерификации пальмового масла с гомогенным катализатором, а также о работе Pauline et al. 60 , которые представили энергию активации 27.24 кДж / моль для переэтерификации отработанного кулинарного масла.
Свойства FAME, полученных из рафинированного пальмового масла и WCO в оптимальных условиях, перечислены в таблице 1. Все проанализированные свойства соответствуют стандартам EN 14214 и ASTM D6751.
Таблица 1 Свойства производимых МЭЖК.Эффективность выхода FAME, полученного из рафинированного пальмового масла и WCO из выбранных литературных источников, представлена в дополнительной таблице S4, которая суммирует эффективность выхода каждого технологического реактора.Эффективность выхода биодизеля, полученного из рафинированного пальмового масла, составляла 21,1 × 10 –4 г / Дж, в то время как эффективность выхода биодизеля, полученного из WCO, составляла 19,4 × 10 –4 г / Дж. По сравнению со значениями, полученными другими исследователями с использованием других интенсифицированных технологий, эффективность выхода настоящей работы выше.
Appamana et al. 22 выполнила непрерывное производство биодизеля на основе рафинированного пальмового масла с использованием реактора с вращающимся диском (SDR) и оценила выход биодизеля и эффективность выхода, которые оказались равными 97% и 13.7 × 10 –4 г / Дж соответственно при времени пребывания 3 с. С точки зрения энергоэффективности это было ниже, чем ценность настоящего исследования. Гидродинамический кавитационный реактор был использован для выполнения переэтерификации масла из семян каучука и WCO Бохари и др. 62 , Чуах и др. 41 и Maddikeri et al. 19 в пакетной системе. Они сообщили о выходе синтезированного FAME 88, 98 и 89,24% соответственно, в то время как значения эффективности выхода равнялись 12.5, 12,5 и 12,2 × 10 –4 г / Дж соответственно. Maddikeri et al. 63 изучали интенсификацию переэтерификации WCO метилацетатом с помощью ультразвуковой системы периодического действия. Система имела частоту облучения 22 кГц и номинальную мощность 750 Вт. Результат показал максимальный выход (90%) биодизеля, полученного при очень высоком мольном соотношении масло: метилацетат 1:12, концентрации катализатора 1%. и температуре 40 ° C в течение 30 мин с эффективностью выхода 2,1 × 10 –4 г / Дж.Было высказано предположение, что эффективность выхода предлагаемого пищевого смесителя была в 1,5, 1,7 и 10 раз выше, чем у реактора с вращающимся диском, реактора гидродинамической кавитации и ультразвукового реактора, соответственно. По сравнению с вышеупомянутой литературой интересно отметить, что непрерывная система требует меньшего потребления энергии, чем периодическая система. Расчетная эффективность урожайности предложенного пищевого смесителя показывает преимущество с точки зрения более низких энергозатрат и экономической целесообразности использования в небольших населенных пунктах.
Настоящая работа успешно демонстрирует непрерывное производство биодизеля с помощью модернизированного кухонного блендера с производительностью 3 л в час (без процесса очистки). Биодизельное топливо, произведенное как из рафинированного пальмового масла, так и из WCO, соответствует мировым стандартам и может быть смешано с бензиновым дизельным топливом для использования в дизельных двигателях. Предлагаемая производственная система для небольших сообществ может быть очень простой.Вместо больших резервуаров и частей оборудования для обычного периодического процесса, требующего значительных площадей, несколько таких реакторов непрерывного действия могут работать параллельно. Каждую единицу, реактор, соединенный с кухонным блендером, можно разместить на полке, чтобы использовать небольшую высоту каждой единицы. Таким образом, общая площадь, необходимая для переэтерификации, будет очень маленькой. Например, если 30 единиц будут эксплуатироваться параллельно, общая требуемая площадь будет равняться площади трехэтажной полки среднего размера (из расчета 10 единиц на каждом этаже), как показано на дополнительном рис.S6. Производственная мощность составит 90 л / ч, что будет более чем достаточно для небольшого сообщества. Потребуются только два насоса, один для масла, а другой для MeOH + NaOH, для подачи питания на все установки через разделительные клапаны. Систему можно легко расширить, установив дополнительные устройства для увеличения производственных мощностей для средних сообществ или даже малых предприятий. Еще один хороший аспект параллельной работы таких агрегатов заключается в том, что в случае выхода из строя одного агрегата его можно было бы легко и быстро заменить, не влияя на весь производственный процесс.Что касается эффективности урожайности, настоящее исследование показало лучшие результаты, 21,1 × 10 –4 г / Дж для рафинированного пальмового масла и 19,4 × 10 –4 г / Дж для WCO, чем у коммерческих биодизельных заводов в Таиланде. 5,6 × 10 –4 г / Дж 64 и произведенного в Иране биодизеля 0,4 × 10 –4 г / Дж 65 , что означает, что предлагаемый кухонный блендер может быть более энергоэффективным, чем традиционное производство. С точки зрения капитальных вложений каждая единица будет стоить не более 50 долларов США.Два гидравлических насоса с низким напором будут стоить не более 200 долларов США. Вся производственная система будет стоить менее 2000 долларов США, поэтому капитальные вложения будут низкими. Также возможно самотеком слить две жидкости из их резервуаров, исключив использование двух насосов, но скорость потока не будет постоянной, если два уровня жидкости не будут поддерживаться относительно постоянными во время добычи. Эта новая, но очень простая и недорогая технология производства биодизеля может заменить собой крупные производственные предприятия.
Добро пожаловать в учебник по смешанному финансированию Convergence. В учебнике используется база данных Convergence по историческим транзакциям смешанного финансирования, чтобы получить уникальное представление о рынке смешанного финансирования на сегодняшний день. С методологией данных Convergence можно ознакомиться здесь.
Смешанное финансирование — это подход к структурированию, который позволяет организациям с разными целями инвестировать вместе друг с другом, достигая при этом своих собственных целей (будь то финансовая отдача, социальное воздействие или сочетание того и другого). Основными инвестиционными барьерами для частных инвесторов, с которыми сталкивается смешанное финансирование, являются (i) высокий предполагаемый и реальный риск и (ii) низкая доходность за риск по сравнению с сопоставимыми инвестициями. Смешанное финансирование создает инвестиционные возможности в развивающихся странах, что приводит к большему влиянию на процесс развития.
Смешанное финансирование не является инвестиционным подходом, инструментом или конечным решением. Это также отличается от импакт-инвестирования. Импакт-инвестирование — это инвестиционный подход, и импакт-инвесторы часто участвуют в структурах смешанного финансирования.
Конвергенция фокусируется на смешанном финансировании в развивающихся странах. Развивающиеся страны сталкиваются с серьезными проблемами, включая низкий уровень доступа к безопасной питьевой воде, санитарии и гигиене; энергетическая бедность; высокий уровень загрязнения; высокие показатели тропических и инфекционных болезней; и отсутствие физической инфраструктуры.Смешанное финансирование может создать инвестиционные возможности в развивающихся странах, привлекая дополнительные средства частного сектора в невиданных ранее объемах.
Смешанное финансирование может решить только часть задач ЦУР, которые можно инвестировать. Например, смешанное финансирование тесно связано с такими целями, как Цель 8 (Достойная работа и экономический рост) и Цель 13 (Меры по борьбе с изменением климата), но в меньшей степени согласуется с Целями устойчивого развития, такими как Цель 16 (Мир, справедливость и сильные институты).
Транзакции смешанного финансирования должны иметь три характеристики подписи:
Смешанное финансирование — это подход к структурированию. Смешанное финансирование — это не инвестиционный подход, инструмент или конечное решение. Конвергенция определяет четыре общие структуры смешанного финансирования:
Государственные или благотворительные инвесторы предоставляют средства на условиях ниже рыночных в рамках структуры капитала, чтобы снизить общую стоимость капитала или обеспечить дополнительный уровень защиты частных инвесторов (именуемый льготным капиталом . в данном буклете).
Государственные или благотворительные инвесторы обеспечивают повышение кредитного качества за счет гарантий или страхования на условиях ниже рыночных (в данном учебном пособии упоминается как гарантия / страхование рисков ). Транзакция связана с финансируемой за счет гранта механизмом технической помощи, который можно использовать до или постинвестиции для повышения коммерческой жизнеспособности и влияния на развитие (в данном учебном пособии обозначаются как фонды технической помощи ). Дизайн или подготовка сделки финансируются за счет грантов (включая гранты на подготовку проекта или на стадии проектирования) (именуемые грантами на стадии разработки в данном буклете).На сегодняшний день смешанное финансирование мобилизовало около 161 миллиарда долларов капитала на цели устойчивого развития в развивающихся странах. Конвергенция выявила приблизительно 3 700 финансовых обязательств по этим операциям смешанного финансирования.
Convergence курирует и поддерживает самую большую и подробную базу данных исторических транзакций смешанного финансирования, чтобы помочь создать доказательную базу для смешанного финансирования. Учитывая текущее состояние отчетности и обмена информацией, эта база данных не может быть полностью исчерпывающей, но это лучший репозиторий в мире для понимания масштабов и тенденций смешанного финансирования.Конвергенция продолжает создавать эту базу данных, чтобы лучше понять рынок, и распространяет эту информацию среди разработчиков и финансовых сообществ, чтобы повысить эффективность и результативность смешанного финансирования для достижения ЦУР.
В то время как смешанное финансирование привлекает повышенное внимание в последние годы, это подход, который использовался в течение некоторого времени. , что отражается в количестве транзакций и общем объеме сделок на сегодняшний день. Рынок смешанного финансирования обширен и растет, и его можно сравнить с другими важными рынками.По данным GIIN, объем управляемых активов под управлением в 2018 году составил около 230 миллиардов долларов, в то время как, по данным ОЭСР, официальная помощь в целях развития (ОПР) развивающимся странам в 2017 году составила около 145 миллиардов долларов.Операции смешанного финансирования значительно различаются по размеру — от минимум 110 000 долларов США до максимум 8 миллиардов долларов США. Средний размер сделки смешанного финансирования составил 64 миллиона долларов США (2010–2018 годы).
Фонды (например, фонды акций, долговые фонды и фонды фондов) неизменно составляют наибольшую долю транзакций смешанного финансирования, хотя в последние годы мы наблюдаем большую диверсификацию по типам транзакций.
Льготный заем или собственный капитал был наиболее распространенным архетипом и может иметь разные формы и размеры, в том числе заемный капитал или собственный капитал с первыми убытками, гранты на стадии инвестирования, а также заемные средства или собственный капитал, которые несут риск при финансовых затратах ниже рыночных. возврат для мобилизации инвестиций частного сектора. В последние годы увеличилось использование как льготного долга или собственного капитала, так и гарантий или страхования рисков.
Страны Африки к югу от Сахары были регионом, на который чаще всего приходилось совершать сделки по смешанному финансированию.В последние годы мы стали свидетелями того, как Азия стала границей для смешанного финансирования.
Кения, Индия и Уганда были странами, которые чаще всего становились жертвами операций по смешанному финансированию.
Энергетика является наиболее частым объектом сделок по смешанному финансированию, за ней следуют финансовые услуги. Также распространены универсальные структуры, нацеленные на несколько сегментов.
Цель 17 (Партнерство для достижения целей), Цель 08 (Достойный труд и экономический рост), Цель 09 (Промышленность, инновации и инфраструктура) и Цель 01 (Искоренение бедности) были наиболее частыми ЦУР цели в сделках смешанного финансирования.
В базе данных более 1450 уникальных инвесторов участвовали в одной или нескольких транзакциях смешанного финансирования.
Более 50% инвесторов были частными, при этом государственные и благотворительные инвесторы поровну распределялись примерно по 25% каждый.
~ 20% инвесторов участвовали в трех или более сделках смешанного финансирования. Большинство инвесторов участвовали только в одной сделке смешанного финансирования.
К наиболее активным частным инвесторам в смешанном финансировании относятся Ceniarth LLC, Standard Chartered Bank (StanChart), Calvert Impact Capital, responsAbility Investments AG и Société Générale (SocGen).Многие из наиболее активных частных инвесторов имеют четкий мандат на воздействие, будь то в целом или конкретный филиал / подразделение с соответствующей направленностью (например, устойчивое финансирование).
Наиболее активными филантропическими инвесторами в смешанном финансировании являются Фонд Shell, Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Omidyar Network и Oikocredit.
Члены конвергенции имеют доступ к:
abstract =« Включение фосфида кобальта (CoP) в качестве сокатализатора, не содержащего благородных металлов, в Zn0.5Cd0,5S с уникальной структурой гомоперехода цинковой обманки / вюрцита (ZB / WZ) (ZCS) привел к значительно усиленной фотокаталитической активности. Оптимизированный образец, 3CoP-ZCS, показал впечатляющее 20-кратное увеличение выделения h3 (∼4,9 ммоль ч-1 г-1) по сравнению с исходным ZCS при облучении видимым светом. Усиление было приписано синергическому взаимодействию между гомопереходами ZB / WZ и тесным гетеропереходом, образованным между ZCS и CoP. Помимо способности эффективно подавлять рекомбинацию электронов и дырок, также было доказано, что введение СоР повышает способность композита к поглощению света в видимой области света.Благодаря этим выгодным аспектам было очевидно, что CoP служит эффективным сокатализатором для фотокаталитической эволюции h3 «,
author =» Chew, {Yi Hao} and Ng, {Boon Junn} and Kong, {Xin Ying} » и Putri, {Lutfi Kurnianditia} и Tang, {Jie Yinn} и Tan, {Lling Lling} и Chai, {Siang Piao} «,
note =» Информация о финансировании: Эта работа была поддержана Министерством образования (MOE) Малайзия в рамках Программы грантов на фундаментальные исследования (FRGS) [исх. №: FRGS / 1/2016 / TK02 / MUSM / 02/1].Авторские права издателя: {\ textcopyright} 2020 Королевское химическое общество. Авторские права: Copyright 2020 Elsevier BV, Все права защищены. «,
год =» 2020 «,
месяц = апрель,
doi =» 10.1039 / c9se00800d «,
language =» English «,
volume =» 4 «,
pages =» 1822—1827 «,
journal =» Sustainable Energy & Fuels «,
issn =» 2398-4902 «,
publisher =» Royal Society of Chemistry (RSC) «,
number = «4»,
}
При производстве гетерогенных катализаторов пропитка активными металлами пористого носителя катализатора является важным этапом приготовления, который может значительно повлиять на активность и селективность получаемых катализаторов.В типичном процессе сухой пропитки (заполнение пор или пропитка по начальному увлажнению) растворы металлов распыляют над слоем порошка в смесительной емкости до достижения объема пор. Традиционно эти системы изучаются экспериментально, но такие эксперименты сложно оценить количественно, а анализ часто бывает неточным из-за частых нарушений порошкового слоя. В этой работе моделирование методом дискретных элементов (DEM) в сочетании с новым алгоритмом, позволяющим перенос жидкости к частицам и между ними, использовалось в сочетании с геометрически эквивалентными экспериментами для моделирования пропитки сухого катализатора с целью улучшения перемешивания и однородности содержимого полученный порошок катализатора.Хотя разработанная модель и соответствующий алгоритм ранее продемонстрировали отличное согласие с экспериментами по сопоставлению, сам по себе двойной конусный смеситель не обеспечивает оптимальную однородность содержимого. В результате были смоделированы и впоследствии проанализированы различные улучшения в системе, включая конфигурации перегородки и сопла. В этом исследовании показано, что использование как двух, так и четырех перегородок значительно сокращает время смешивания для двухконусного смесителя, тем самым увеличивая общую однородность содержимого при сохранении других важных параметров процесса.Между двумя и четырьмя перегородками не было заметной разницы. Кроме того, сопоставление однозначных экспериментов с перегородками также проводилось при трех различных уровнях заполнения, чтобы подтвердить, что добавление всего двух перегородок может значительно улучшить смешивание и однородность содержимого, как было обнаружено при моделировании DEM. Кроме того, уникальные для моделирования методы отслеживания частиц позволили лучше количественно оценить плохое осевое перемешивание в двойном конусе и дополнительно установить улучшенное перемешивание, создаваемое добавлением перегородок.Кульминацией этой работы стала разработка моделирования, позволяющего анализировать пропитку сухого катализатора с неограниченными параметрами, геометрией и условиями для улучшения общего перемешивания, однородности содержимого и качества продукта.
Страница / Ссылка:
URL страницы: HTML-ссылка:
Добавить комментарий