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比汽油能量密度高的燃料「热值高煤油也做能源高密度航空燃料大有作为」

手机游戏库 2022-11-21 03:43:09 游戏活动 96 阅读

热能源是人类社会发展的重要物质资源,由于化石燃料存在不可再生性和环境污染等问题,所以开发新型的可再生绿色能源成为了全世界共同的目标。航空燃料是被广泛使用的一种重要的燃料,其使用量也在随着军用及民航的发展而逐年上升。

生物质资源具有可再生、来源广泛及价格便宜等优点,近年来吸引大量国内外学者对其研究。木质纤维素是生物质资源的主要组成部分,以木质纤维素为原料制备航空燃料可以有效缓解使用化石燃料所造成的缺点。

比汽油能量密度高的燃料「热值高煤油也做能源高密度航空燃料大有作为」一、高密度燃料

研究数据显示,在众多类型的碳氢化合物中,当它们所含的C原子增多,化合物的密度也会跟着增大;从结构上来看,具有环状结构的碳氢化合物又比直链状或是支链状结构的化合物有更高的密度,所以提高碳氢化合物密度的最有效办法就是增加结构中的环数,根据底物的结构特点和不同种类的官能团来合成多环结构成为制备高密度燃料的一个研究热点。

在实际中,当今所应用的高密度燃料基本上都是具备较高的碳氢比和较多的环状结构,石油基高密度燃料也主要是多环烷烃,目前,常见的石油来源高密度燃料包括RJ-4、JP-10、RJ-7、RJ-5都是多环结构。 RJ-4是一种常见的石油路线合成的高密度液体燃料,同时也是最早通过人工合成出的,最初被开发合成就后应用于塔洛斯导弹。

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为解决这个问题,有研究发现使用AlCl3可以将混合物中的桥式结构通过构型异构化反应完全制成挂式结构,这种只有挂式结构的燃料被称为RJ-4-I,与RJ-4相比,RJ-4-I的低温粘滞性降低,凝固点降低。

在截至目前所有已报道的液体碳氢燃料中,1.08 g/mL的RJ-5是密度最高的一种, 降冰片二烯在Ru/C催化下,先进行[2 4]环加成,再经加氢异构化就得到四氢降冰片二烯二聚体的混合异构体。

尽管RJ-5有着最高的密度,但是也存在着很大的缺陷,它0 ℃的冰点过高,不能在低温下使用,此外,使用Ru催化剂成本过高,转化率也较低,因此它常用来作为燃料添加剂以提高其他低冰点燃料的密度和热值。

比汽油能量密度高的燃料「热值高煤油也做能源高密度航空燃料大有作为」二、航空煤油来源

用金刚烷作原料,经过多步反应合成四硝基金刚烷;美国Mobil公司产出的一系列RF金刚烷衍生物燃料密度均高过JP-10,并且测试发现在较高的燃料/空气比例下燃烧放出的热量也比JP-10要高很多。

以金刚烷类化合物作为高密度燃料的研究制备已取得许多成果,但是仍需改进出更加环保和廉价的金刚烷衍生物合成方法,其自身紧凑的环状结构就揭示了这类化合物的高密度,设计出低冰点高溶解性的化合物成为一大研究方向。

CO2是一种强温室气体,大量的CO2直接排放到大气中造成了较为严重的温室效应。化石燃料的使用所产生的CO2就占了很大比例,对环境造成了极不好的影响,为缓解当今社会运行和发展所需的庞大能源需求以及日益严重的环境问题,开发有着碳中和这一完美特点的生物质资源就展示出极高的实用价值,工艺成熟后也能大大降低燃料的成本。

比汽油能量密度高的燃料「热值高煤油也做能源高密度航空燃料大有作为」小结

由于木质纤维素具有极其稳定的结构,需通过热化学转化方式、化学催化转化方式或是生物酶催化方式,甚至是这三种途径的级联交叉转化,先制得不同的平台化合物,常用的平台化合物包括丙酮、乙酰丙酸、环己酮、甲基异丁基甲酮、糠醛、苯甲醛、2-甲基呋喃等等一系列化合物。

通过羟醛缩合、双烯加成、羟烷基化/烷基化反应、麦克尔加成、苯甲酸缩合、罗宾逊环合反应及光催化环加成等等碳碳偶联反应合成所需碳数的航空煤油前驱体,由于分子中含有的氧原子会降低燃料密度,为得到较高密度和热值的燃料,所以就需要通过加氢及加氢脱氧去除前驱体中大部分甚至全部的氧原子。

标签:燃料

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