Atunci când se utilizează metanolul ca combustibil, trebuie remarcat faptul că conținutul de energie volumetrică și de masă al metanolului este cu 40-50% mai mic decât cel al benzinei, totuși, în același timp, puterea de căldură a amestecurilor de aer-alcool și benzină-aer în timpul arderii lor în motor diferă ușor datorită faptului că valoarea ridicată a căldurii de vaporizare metanolul contribuie la îmbunătățirea umplerii cilindrilor motorului și la reducerea densității sale de căldură, ceea ce duce la o creștere a eficienței de ardere a amestecului alcool-aer. Ca urmare, creșterea puterii motorului crește cu 10-15%. Motoarele de curse care funcționează pe metanol cu \u200b\u200bo cotă octanică mai mare decât benzina au rapoarte de compresie mai mari de 15: 1, în timp ce ICE-urile convenționale cu aprindere prin scânteie au de obicei un raport de compresie de 11,5: 1 pentru benzina fără plumb. Metanol poate fi utilizat atât în \u200b\u200bmotoarele clasice cu ardere internă, cât și în celulele speciale de combustibil pentru a genera electricitate.

Dezavantaje:

• metanol gravuri de aluminiu. Problema este utilizarea carburatoarelor din aluminiu și a sistemelor de injecție a combustibilului pentru motorul cu ardere internă.
• hidrofilicitate. Metanol trage în apă, ceea ce determină colmatarea sistemelor de alimentare cu combustibil sub formă de depozite toxice de tip jeleu.
• metanolLa fel ca etanolul, crește permeabilitatea la vapori de plastic a unor materiale plastice. Această caracteristică a metanolului crește riscul creșterii emisiilor de COV, ceea ce poate duce la scăderea concentrației de ozon și la creșterea radiației solare.
• volatilitate redusă pe vreme rece: motoarele cu metanol pot avea probleme la pornire și pot consuma mai mult combustibil înainte de a atinge temperatura de funcționare.

Nivelul scăzut de impurități ale metanolului poate fi utilizat în combustibilii existenți ai vehiculelor utilizând inhibitori de coroziune corespunzători. T. n. Directiva europeană privind calitatea combustibilului permite utilizarea a până la 3% metanol cu \u200b\u200bo cantitate egală de aditivi în benzina vândută în Europa. China folosește astăzi peste 1000 de milioane de galoane de metanol pe an ca combustibil pentru vehicule în amestecurile de nivel scăzut utilizate în vehiculele existente, precum și amestecuri de nivel înalt în vehiculele concepute pentru a utiliza metanolul ca combustibil. În plus față de utilizarea metanolului ca alternativă la benzină, există o tehnologie de utilizare a metanolului pentru a crea o suspensie de cărbune pe baza acesteia, care în SUA are denumirea comercială „metacol”. Acest combustibil este oferit ca o alternativă la păcura, care este utilizată pe scară largă pentru încălzirea clădirilor. O astfel de suspensie, spre deosebire de combustibilul apă-carbon, nu necesită cazane speciale și are un consum mai mare de energie. Din punct de vedere al mediului, astfel de combustibili au o amprentă de carbon mai mică decât combustibilii sintetici tradiționali derivați din cărbune care utilizează procese în care o parte din cărbune este arsă în timpul producției de combustibili lichizi.

· Metanolul ca combustibil · Proprietățile metanolului și reacțiile sale · Apariția în natură · Toxicitate · Cazuri de otrăvire în masă · Articole conexe · Note · Site oficial și mediu

Atunci când se utilizează metanolul ca combustibil, este important să se acorde atenție faptului că consumul de energie volumetric și de masă (căldura de ardere) al metanolului (căldura specifică de ardere \u003d 22,7 MJ / kg) este cu 40-50% mai mic decât cel al benzinei, în același timp, în plus, puterea de căldură a alcoolului-aerului și a aerului amestecurile de benzină aer-combustibil în timpul arderii lor în motor diferă nesemnificativ din motivul că valoarea ridicată a căldurii de vaporizare a metanolului îmbunătățește umplerea cilindrilor motorului și reduce densitatea căldurii acestuia, ceea ce duce la o creștere a eficienței de ardere a amestecului alcool-aer. Ca urmare, puterea motorului crește cu 7-9%, iar cuplul cu 10-15%. Motoarele de curse care funcționează pe metanol cu \u200b\u200bo cotă octanică mai mare decât benzina au rapoarte de compresie mai mari de 15: 1, în timp ce ICE-urile convenționale cu aprindere prin scânteie au de obicei un raport de compresie de 11,5: 1 pentru benzina fără plumb. Metanolul poate fi utilizat atât în \u200b\u200bmotoarele clasice cu ardere internă, cât și în celulele speciale de combustibil pentru a genera electricitate.

Separat, trebuie remarcată o creștere a eficienței indicatorului atunci când un ICE clasic funcționează pe metanol în comparație cu funcționarea sa pe benzină. O astfel de creștere este cauzată de o scădere a pierderilor de căldură și poate ajunge la câteva procente.

dezavantaje

• Metanol murat aluminiu. Problema este utilizarea carburatoarelor din aluminiu și a sistemelor de injecție a combustibilului pentru motorul cu ardere internă. Acest lucru se aplică în principal metanolului brut, care conține cantități semnificative de acid formic și impurități de formaldehidă. Apa care conține metanol pur din punct de vedere tehnic începe să reacționeze cu aluminiu la temperaturi peste 50 ° C, dar nu reacționează deloc cu oțelul carbon obișnuit.
• Hidrofilitate. Metanolul atrage apă, ceea ce determină stratificarea amestecurilor de combustibil benzină-metanol.
• Metanolul, la fel ca etanolul, mărește capacitatea de transmitere a vaporilor de plastic a unor materiale plastice (de exemplu, polietilenă densă). Această caracteristică a metanolului crește riscul creșterii emisiilor de compuși organici volatili, ceea ce poate duce la scăderea concentrației de ozon și la creșterea radiației solare.
• Volatilitate redusă pe vreme rece: motoarele care funcționează pe metanol pur pot avea probleme la pornirea la temperaturi sub + 10 ° C și au consum crescut de combustibil înainte de a atinge temperatura de funcționare. Această problemă, în același timp, este ușor rezolvată prin adăugarea de 10-25% benzină la metanol.

Nivelul scăzut de impurități ale metanolului poate fi utilizat în combustibilii existenți ai vehiculelor utilizând inhibitori de coroziune corespunzători. T. n. Directiva europeană privind calitatea combustibilului face posibilă utilizarea până la 3% metanol cu \u200b\u200bo cantitate egală de aditivi în benzina vândută în Europa. China folosește astăzi mai mult de 1.000 de milioane de galoane de metanol pe an ca combustibil de transport în amestecurile de nivel scăzut utilizate în vehiculele existente, precum și amestecuri de nivel înalt în vehiculele concepute pentru a utiliza metanolul ca combustibil.

În plus față de utilizarea metanolului ca alternativă la benzină, există o tehnologie de utilizare a metanolului pentru a crea o suspensie de cărbune pe baza sa, care în Statele Unite este denumită comercial „metacol”. Acest combustibil este oferit ca o alternativă la păcura grea, care este utilizată pe scară largă pentru încălzirea clădirilor (păcură). O astfel de suspensie, spre deosebire de combustibilul apă-carbon, nu necesită cazane speciale și are un consum mai mare de energie. Din punct de vedere al mediului, astfel de combustibili au o amprentă de carbon mai mică decât combustibilii sintetici tradiționali derivați din cărbune care utilizează procese în care o parte din cărbune este arsă în timpul producției de combustibili lichizi.

Metanolul ca combustibil în motoarele cu ardere internă (ICE)

Spre deosebire de benzină, care este un amestec complex de diverse hidrocarburi care conțin unii aditivi, metanolul este un compus chimic simplu. În ceea ce privește conținutul de energie, este de două ori mai scăzut decât benzina. Aceasta înseamnă că 2 litri de metanol conțin aceeași cantitate de energie ca 1 litru de benzină. Cu toate acestea, deși metanolul conține mai puțină energie decât benzina, numărul său octanic (100) este mai mare decât cel al benzinei. Acest număr este media metodelor octanice (107) și motor (92) de cercetare. Aceasta înseamnă că amestecul combustibil poate fi comprimat la un volum mai mic înainte de aprindere. Acest lucru permite motorului să funcționeze la un raport de compresie mai mare (10-11) / 1 [comparativ cu (8-9) / 1 pentru un motor pe benzină] și astfel îmbunătățește eficiența în comparație cu un motor pe benzină. Eficiența este, de asemenea, crescută prin creșterea "vitezei flăcării", care permite o ardere mai rapidă și mai completă a combustibilului în cilindri. Pe baza acestor factori, se poate explica de ce pentru un motor de aceeași putere nu este necesar să se ia de două ori mai mult metanol decât benzina, deși în ceea ce privește densitatea energetică, metanolul este de două ori mai rău decât benzina. Această regulă este respectată chiar și pentru acele motoare care nu au fost special concepute pentru combustibilul cu metanol, dar sunt motoare pe benzină ușor modificate. Cu toate acestea, motoarele concepute pentru combustibilul cu metanol oferă economii mai mari de combustibil. Căldura latentă de vaporizare a metanolului este de aproximativ 3,7 ori mai mare decât cea a benzinei, prin urmare, când trece de la stare lichidă la gazoasă, metanolul absoarbe mult mai multă căldură. Acest lucru facilitează îndepărtarea căldurii de la motor și face posibilă utilizarea răcitoarelor de aer pentru răcire în loc de sisteme cu cămăși de apă mai grele.

Se poate aștepta ca în viitor, mașinile proiectate să funcționeze pe metanol, echipate cu un bloc de cilindri mai mic și mai ușor, să devină un înlocuitor echivalent pentru mașinile cu motoare pe benzină. Vor avea cerințe de răcire mai moi, o accelerație mai bună și o autonomie mai bună. În plus, vehiculele cu metanol au emisii reduse de poluanți în aer, cum ar fi hidrocarburi, NO x, SO 2 și particule.

Unele probleme, care decurg în principal din particularitățile proprietăților chimice și fizice ale metanolului, încă așteaptă soluția. Metanolul, la fel ca etanolul, este miscibil cu apa în orice raport. Are un moment dipol mare, precum și o constantă dielectrică ridicată și, prin urmare, este un bun solvent pentru compușii cu legături ionice, cum ar fi acizii, bazele, sărurile (toate acestea exacerbând problemele de coroziune) și unele materiale plastice. Pe de altă parte, trebuie avut în vedere faptul că benzina, așa cum am menționat deja, este un amestec complex de hidrocarburi, dintre care cele mai multe se caracterizează printr-un moment dipol scăzut, constantă dielectrică scăzută și incapacitatea de a se amesteca cu apa. Prin urmare, benzina este un bun solvent pentru compușii nepolari care formează legături covalente.

Este sigur să spunem că, din cauza diferențelor în proprietățile chimice ale benzinei și metanolului, unele materiale utilizate pentru umplerea și depozitarea benzinei, pentru fabricarea dispozitivelor și elementelor de conectare, vor fi adesea inadecvate pentru lucrul cu metanol. De exemplu, metanolul poate coroda anumite metale, inclusiv aluminiu, zinc și magneziu, deși nu are niciun efect asupra oțelului sau fontei. Metanolul poate reacționa, de asemenea, cu unele materiale plastice, anvelope și garnituri, determinându-le să se înmoaie, să se umfle sau să devină fragile și să se degradeze, ducând în cele din urmă la scurgeri sau defecțiuni. Prin urmare, sistemele proiectate numai pentru metanol ar trebui să fie diferite de sistemele proiectate pentru benzină, deși este puțin probabil ca diferența de preț să fie vizibilă. Există deja unele tipuri de uleiuri și lubrifianți de motor care sunt compatibile cu metanolul, dar dezvoltarea acestor materiale trebuie să continue.

În cazul metanolului pur, pot apărea probleme la pornirea la rece deoarece acești combustibili nu conțin compuși volatili (butan, izobutan, propan) care se găsesc în benzină și care furnizează vapori inflamabili motorului chiar și în cele mai reci condiții. Această problemă este de cele mai multe ori rezolvată prin adăugarea de componente mai volatile la metanol. De exemplu, la vehiculele cu sistem de alimentare flexibil, se utilizează un amestec de M85, care conține 15% benzină. Conținutul său de vapori este suficient pentru a porni motorul chiar și în cele mai reci climat. O altă opțiune prevede crearea unui dispozitiv suplimentar pentru evaporarea sau pulverizarea metanolului în picături mici, care sunt mai ușor de aprins. Problemele tehnice apar întotdeauna la dezvoltarea oricărei noi tehnologii. Cu toate acestea, dificultățile tehnice care stau în calea introducerii metanolului ca componentă a amestecurilor de combustibili sau ca înlocuitor al benzinei în vehiculele cu motoare cu ardere internă se numără printre problemele destul de ușor de rezolvat și, în plus, s-au găsit deja soluții pentru majoritatea problemelor.

Atunci când se utilizează metanolul ca combustibil, trebuie remarcat faptul că intensitatea energetică volumetrică și de masă (căldura de ardere) a metanolului (căldura specifică de ardere \u003d 22,7 MJ / kg) este cu 40-50% mai mică decât cea a benzinei, dar în același timp puterea de căldură a amestecurilor alcool-aer și benzină combustibil-aer atunci când sunt arse în motor, acestea diferă ușor datorită faptului că valoarea ridicată a căldurii de vaporizare a metanolului îmbunătățește umplerea cilindrilor motorului și reduce densitatea căldurii acestuia, ceea ce duce la o creștere a completitudinii arderii amestecului alcool-aer. Drept urmare, puterea motorului crește cu 7-9%, iar cuplul cu 10-15%. Motoarele de curse care funcționează pe metanol cu \u200b\u200bo cotă octanică mai mare decât benzina au un raport de compresie mai mare de 15: 1 [ sursa nespecificată 380 de zile ], în timp ce într-un ICE convențional cu aprindere prin scânteie, raportul de compresie pentru benzina fără plumb este de obicei mai mic de 11,5: 1. Metanolul poate fi utilizat atât în \u200b\u200bmotoarele clasice cu ardere internă, cât și în celulele speciale de combustibil pentru a genera electricitate.

Separat, trebuie remarcată o creștere a eficienței indicatorului atunci când un ICE clasic funcționează pe metanol în comparație cu funcționarea sa pe benzină. O astfel de creștere este cauzată de o scădere a pierderilor de căldură și poate ajunge la câteva procente

dezavantaje

Metanol gravat aluminiu. Problema este utilizarea carburatoarelor din aluminiu și a sistemelor de injecție a combustibilului pentru motoarele cu ardere internă. Acest lucru se aplică în principal metanolului brut care conține cantități semnificative de acid formic și impurități de formaldehidă. Apa care conține metanol pur din punct de vedere tehnic începe să reacționeze cu aluminiu la temperaturi peste 50 ° C, dar nu reacționează deloc cu oțelul carbon obișnuit.

Hidrofilitate. Metanolul atrage apă, ceea ce determină stratificarea amestecurilor de combustibil benzină-metanol.

Metanolul, la fel ca etanolul, crește permeabilitatea la vapori de plastic a unor materiale plastice (de exemplu, polietilenă densă). Această caracteristică a metanolului crește riscul unei creșteri a emisiilor de substanțe organice volatile, ceea ce poate duce la o scădere a concentrației zonei și la o creștere a radiației solare.

Volatilitate redusă pe vreme rece: motoarele care funcționează pe metanol pur pot avea probleme la pornirea la temperaturi sub + 10 ° C și au consum crescut de combustibil înainte de a atinge temperatura de funcționare. Cu toate acestea, această problemă poate fi ușor rezolvată prin adăugarea de 10-25% benzină la metanol.

Nivelul scăzut de impurități ale metanolului poate fi utilizat în combustibilii existenți ai vehiculelor utilizând inhibitori de coroziune corespunzători. T. n. Directiva europeană privind calitatea combustibilului permite utilizarea a până la 3% metanol cu \u200b\u200bo cantitate egală de aditivi în benzina vândută în Europa. China folosește astăzi peste 1.000 de milioane de galoane de metanol pe an ca combustibil de transport în amestecurile de nivel scăzut utilizate în vehiculele existente, precum și amestecuri de nivel înalt în vehiculele proiectate să utilizeze metanolul ca combustibil.

În plus față de utilizarea metanolului ca alternativă la benzină, există o tehnologie de utilizare a metanolului pentru a crea pe bază o suspensie de cărbune, care în SUA este denumită comercial „metacol”. Acest combustibil este oferit ca o alternativă la păcura grea, care este utilizată pe scară largă pentru încălzirea clădirilor (păcură). O astfel de suspensie, spre deosebire de combustibilul apă-carbon, nu necesită cazane speciale și are un consum mai mare de energie. Din punct de vedere al mediului, astfel de combustibili au o amprentă de carbon mai mică decât combustibilii sintetici tradiționali derivați din cărbune care utilizează procese în care o parte din cărbune este arsă în timpul producției de combustibili lichizi.

Combustibil pentru o mașină - faceți-o singur

Unul dintre cele mai promițătoare tipuri de combustibil auto, în prezent, este alcoolul metilic.
Alcoolul metilic (metanol) este un lichid incolor inflamabil cu un miros alcoolic slab, punct de îngheț -98 ° С, punct de fierbere + 65 ° С. Se amestecă bine cu apă. Ca toți alcoolii, are o rezistență mare la detonare, numărul octanic de metanol este de 114,4 unități. Pentru comparație, numărul octanic de etanol (vin, alcool etilic) este de 111,4 unități.
Dintre toate componentele anti-lovire din benzină, metanolul este cel mai eficient aditiv în ceea ce privește reducerea emisiilor de CO, CH și NOx. Metanolul poate fi utilizat și ca combustibil independent pentru automobile, în acest caz, metanolul are anumite avantaje.
Metanolul este un combustibil cu combustie „curată”, are caracteristici de combustibil mai bune decât benzina, drept urmare, atunci când este utilizat, crește eficiența motoarelor cu ardere internă. Motoarele moderne pe benzină pot funcționa bine cu metanol, în timp ce caracteristicile tehnice ale motorului sunt îmbunătățite.
Acestea sunt, în primul rând: rezistență ridicată la detonare, absență absolută a coroziunii sulfuroase a motorului și emisii de sulf și funingine în evacuare, formare minimă de carbon în motor, toxicitate cu 50% mai mică a produselor de ardere, eficiență crescută datorită răcirii interne și raportului de compresie crescut, raport mare de umplere a cilindrilor un amestec combustibil (comparativ cu benzina, câștigul de putere atunci când se lucrează la metanol ajunge la 10%) etc. Aceste avantaje ale metanolului au dus la faptul că a fost folosit de mult timp ca combustibil în mașinile de curse și modelele de aeronave, motociclete sport, unde sunt necesare motoare compacte, dar puternice. Multe institute de cercetare o văd ca pe combustibilul viitorului.
Totuși, metanolul are și dezavantaje. Metanolul anhidru se amestecă bine cu benzina în orice raport, dar atunci când umezeala pătrunde în rezervorul de combustibil, combustibilul se stratifică și se obțin două lichide nemiscibile în rezervor; pentru a elimina acest motiv, este recomandabil să suplimentați rezervorul cu un filtru-uscător sau să instalați un rezervor separat cu o conductă de combustibil.
Un alt dezavantaj al metanolului este volatilitatea sa mai mică decât benzina, ceea ce face dificilă pornirea motorului la rece. Pentru a îmbunătăți pornirea la rece, este necesar să încălziți volumul de pornire al combustibilului rece (cel mai adesea electric) sau să porniți motorul pe benzină. Arderea metanolului necesită jumătate din cantitatea de aer ca benzina, prin urmare, atunci când se lucrează la metanol pur, este necesar să se reajusteze carburatorul unui motor pe benzină.
Proprietatea negativă a metanolului este toxicitatea acestuia, deși mulți chimiști, modelatori de aeronave și curse care îl manipulează îndeaproape de zeci de ani (în mod natural, în conformitate cu regulile de siguranță și igienizare) fără consecințe pentru propria sănătate, nu îl clasifică drept o substanță deosebit de toxică și suspectează că pericolul său este umflat în mod deliberat datorită tendinței poporului rus de a consuma tot ceea ce miroase a alcool și arde cu o flacără albastră. Multe substanțe utilizate în mașină depășesc metanolul în pericol. În ceea ce privește toxicitatea, metanolul este inferior lichidului utilizat în sistemul de răcire (doza letală de etilen glicol este de aproximativ 100 ml) și electrolitul bateriei. Mai periculos decât metanolul, plumbul tetraetil emis în cantități mari de evacuarea benzinei, a cărui concentrație maximă admisibilă (MPC) din aer este de 0,005 mg / m3, în timp ce MPC al metanolului este de 5 mg / m3. Într-o cameră slab ventilată, în timp ce mașina funcționează, o persoană poate muri din cauza otrăvirii din cauza gazelor de eșapament ale motorului care conțin monoxid de carbon (CO, monoxid de carbon, otravă din sânge) și oxizi de azot.
Regulile sanitare pentru lucrul cu metanol interzic: fabricarea lustrurilor pe metanol; producția de produse (masticuri, nitro-lacuri, adezivi etc.) utilizate în viața de zi cu zi și eliberate în rețeaua de distribuție, care includ metanol; utilizarea metanolului pentru aprinderea dispozitivelor de încălzire; utilizarea metanolului ca solvent. Utilizarea metanolului ca combustibil pentru motoarele cu ardere internă nu este interzisă de reglementările sanitare.
Cu toate acestea, este necesară îngrijire la manipularea metanolului. Conform clasei de pericol a substanțelor chimice, metanolul este moderat periculos. Fără îngrijiri medicale în timp util, doza letală de 100% metanol, administrată oral, este de 100-150 ml. Cu utilizarea unor doze mai mici de metanol, este posibilă orbire din cauza deteriorării nervului optic.
Într-o măsură mult mai mică, aceste dezavantaje sunt prezente în amestecurile de benzină-metanol.
În Statele Unite, se folosește acum combustibilul M-85, care conține 85% metanol și 15% benzină și, în volume mai mici, metanol pur.

Acum există programe guvernamentale de metanol în Japonia, China, Europa, Statele Unite și alte țări.