액체 연료
Liquid fuel |
액체 연료는 가연성 또는 에너지 생성 분자로, 기계적 에너지를 생성하기 위해 이용될 수 있으며, 보통 운동 에너지를 생성한다; 그들은 또한 용기의 형태를 취해야 한다.액체가 아닌 인화성 액체 연료의 연기입니다.널리 사용되는 대부분의 액체 연료는 화석 연료에서 파생되지만, 수소 연료(자동차용), 에탄올, 바이오디젤과 같은 몇 가지 종류가 있는데, 이 연료들은 액체 연료로도 분류된다.많은 액체 연료는 교통과 경제에서 주요한 역할을 한다.
일반 속성
액체 연료의 몇 가지 공통적인 특성은 운반이 쉽고 비교적 쉽게 처리할 수 있다는 것입니다.액체 연료의 물리적 특성은 가스 연료만큼 크지는 않지만 온도에 따라 달라집니다.이러한 특성 중 일부는 가연성 증기의 농도가 생성되는 가장 낮은 온도인 섬광점, 발화점, 증기의 지속적인 연소가 발생할 온도, 디젤 연료의 구름점, 용해된 왁시 화합물이 결합하기 시작하는 온도 및 주입점입니다.우엘은 너무 두꺼워서 자유롭게 따를 수 없다.이러한 특성은 연료의 안전 및 취급에 영향을 미칩니다.
석유 연료
현재 사용되는 대부분의 액체 연료는 석유로 생산된다.그중에서 가장 주목할 만한 것은 가솔린이다.과학자들은 일반적으로 석유가 지구 지각의 열과 압력에 노출되어 죽은 동식물의 화석화된 잔해에서 형성되었다고 인정한다.
휘발유.
휘발유는 가장 널리 사용되는 액체 연료이다.미국과 캐나다에서 알려진 것처럼, 또는 사실상 다른 모든 곳에서 휘발유는 지방족 화합물을 형성하는 탄화수소 분자(수소와 탄소만을 포함하는 화합물) 또는 수소 원자가 연결된 탄소의 사슬로 만들어진다.그러나 벤젠과 같은 많은 방향족 화합물(탄소 사슬이 고리를 형성하는 것)은 가솔린에서 자연적으로 발견되며 연료에 장기간 노출되는 것과 관련된 건강상의 위험을 야기합니다.
휘발유의 생산은 원유의 증류에 의해 이루어진다.바람직한 액체는 정유소의 원유에서 분리된다.원유는 몇 가지 과정을 통해 땅에서 추출되며, 가장 일반적으로 볼 수 있는 것은 빔 펌프일 수 있습니다.휘발유를 만들기 위해서는 먼저 원유에서 석유를 제거해야 한다.
액체 휘발유는 실제로 연소되는 것이 아니라 그 증기가 발화하면서 남은 액체가 증발하고 연소된다.휘발유는 휘발성이 매우 높고 쉽게 연소하므로 누출이 극도로 위험할 수 있습니다.대부분의 국가에서 판매되는 휘발유는 옥탄가격을 공표하고 있습니다.옥탄 수치는 노킹으로 알려진 조기 연소에 대한 휘발유의 저항성에 대한 경험적 측정값입니다.옥탄 정격이 높을수록 고압 상태에서 연료가 자동 점화되지 않아 압축비가 높아집니다.일반적으로 경주용 자동차와 고성능 일반 생산 자동차에 사용되는 압축비가 높은 엔진은 더 많은 출력을 낼 수 있습니다. 그러나 이러한 엔진은 더 높은 옥탄 연료를 필요로 합니다.옥탄 등급을 높이는 것은 과거에는 납테트라에틸과 같은 '안티 노크' 첨가제를 첨가함으로써 달성되었습니다.납 첨가물의 환경적 영향 때문에 노킹의 원인이 되는 불순물을 정제하여 옥탄 등급을 높입니다.
디젤
기존 디젤은 석유에서 추출한 지방족 탄화수소의 혼합물이라는 점에서 가솔린과 유사하다.경유는 휘발유보다 비용이 더 많이 들 수도 있고 덜 들 수도 있지만, 일반적으로 사용되는 추출 과정이 더 간단하기 때문에 생산 비용이 더 적게 듭니다.일부 국가(특히 캐나다, 인도 및 이탈리아)도 디젤 연료에 대한 세율이 낮습니다.
증류 후 디젤 분율은 일반적으로 연료 중 황의 양을 줄이기 위해 처리된다.황은 차량의 부식, 산성비 및 테일 파이프(배기 파이프)의 그을음 배출을 증가시킵니다.역사적으로 유럽에서는 미국보다 낮은 유황 수치가 법적으로 요구되었다.그러나 최근 미국 법률에 따라 경유 최대 유황 함량은 3,000ppm에서 2007년 500ppm으로, 2010년에는 15ppm으로 낮아졌다.캐나다, 호주, 뉴질랜드, 그리고 몇몇 아시아 국가에서도 비슷한 변화가 진행되고 있다.'초저황 디젤'을 참조하십시오.
디젤 엔진은 스파크 플러그와 같은 외부 점화원을 사용하는 것이 아니라 이전에 공기로 압축된 연소실에 연료를 분사하여 점화하는 내연기관의 한 유형입니다.
등유
등유는 등유 램프와 요리, 난방, 소형 엔진 연료로 사용된다.그것은 조명용으로 고래 기름을 대체했다.제트 엔진용 제트 연료는 등유형 혼합물인 여러 등급(Avtur, Jet A, Jet A-1, JP-4, JP-5, JP-7 또는 JP-8)으로 제조됩니다.RP-1로 알려진 연료의 한 형태는 액체 산소와 함께 로켓 연료로 연소된다.이 연료 등급의 등유는 매연점 및 동결점 사양을 충족합니다.
20세기 중반에는 트랙터의 값싼 연료로 등유 또는 "TVO"가 사용되었다.엔진은 가솔린으로 시동한 후 엔진이 예열되면 등유로 전환됩니다.매니폴드의 "히트 밸브"는 배기 가스를 흡기 파이프 주위로 보내 전기 스파크에 의해 등유가 점화될 정도로 가열됩니다.
등유는 낮은 온도에서 겔화 또는 왁싱을 방지하기 위해 디젤 연료의 첨가제로 사용되기도 합니다.그러나 일부 최신 차량 디젤 엔진에서는 이 방법이 권장되지 않습니다. 엔진의 배기 가스 조절 장비에 방해가 될 수 있기 때문입니다.
액화석유가스(LPG)
LP 가스는 프로판과 부탄의 혼합물로, 둘 다 표준 대기 조건에서 쉽게 압축할 수 있는 가스입니다.압축천연가스(CNG)의 많은 장점을 제공하지만 깨끗하게 연소되지는 않으며 공기보다 밀도가 높고 압축이 훨씬 쉽습니다.LP 가스와 압축 프로판은 조리 및 공간 난방에 일반적으로 사용되며, 모터 구동 차량에서 사용이 증가하고 있습니다. 프로판은 전 세계적으로 세 번째로 많이 사용되는 모터 연료입니다.
석유 연료로부터 이산화탄소를 생성한다.
석유연료는 태우면 세계 기후에 해로운 이산화탄소를 배출한다.연료 1리터가 연소될 때 방출되는 이산화탄소의 양은 다음과 같이 [1]추정할 수 있습니다.대략적으로 디젤의 화학식은 CH입니다
n
2n.디젤은 서로 다른 분자의 혼합물입니다.탄소는 몰 질량이 12g/mol이고 수소(원자!)는 몰 질량이 약 1g/mol이므로 디젤 중 탄소 무게에 따른 비율은 약 12/14이다.디젤 연소의 반응은 다음과 같습니다.
2CH
n
2n + 3nO
2 2 2nCO
2 + 2nHO
2
이산화탄소는 산소 원자 2개(16g/mol)와 탄소 원자 1개(12g/mol)로 구성돼 있어 몰 질량이 44g/mol이다.그래서 12g의 탄소는 44g의 이산화탄소를 생산한다.디젤의 밀도는 리터당 0.838kg입니다.모든 것을 합치면 디젤 1리터를 연소하여 발생하는 이산화탄소 질량은 다음과 같이 계산될 수 있습니다.
디젤 1리터당 2.63kg의 이산화탄소는 문헌에 나와 있는 값에 가깝습니다.
밀도가 0.75kg/l이고 탄소 대 수소 원자의 비율이 약 6-14인 휘발유의 경우, 휘발유를 1리터 연소 시 탄소 배출 추정치는 다음과 같습니다.
비석유화석연료
석유를 쉽게 구할 수 없는 경우, 피셔-트롭쉬 공정과 같은 화학 공정을 사용하여 석탄이나 천연 가스로부터 액체 연료를 생산할 수 있습니다.석탄에서 나오는 합성 연료는 2차 세계대전 동안 독일 군대에서 전략적으로 중요했다.오늘날 천연가스로 생산되는 합성연료는 운송에서 액체연료의 높은 가치를 이용하기 위해 제조된다.
천연가스
주로 메탄으로 구성된 천연가스는 액체로 압축되어 다른 전통적인 액체 연료의 대체물로 사용될 수 있다.연소는 다른 탄화수소 연료에 비해 매우 깨끗하지만, 연료의 끓는점이 낮기 때문에 액체 상태를 유지하기 위해 연료를 고압으로 유지해야 합니다.가솔린과 같은 연료에 비해 플래시 포인트는 훨씬 낮지만, 높은 자동 점화 온도와 낮은 밀도로 인해 공기 중에 방출되면 소멸되기 때문에 여러 면에서 안전합니다.
바이오디젤
바이오디젤은 디젤과 비슷하지만 가솔린과 에탄올의 차이점이 있다.예를 들어 바이오디젤은 세탄정도가 높고(원유 경유 45~50에 비해 45~60), 오염 및 침전물을 제거하는 세정제 역할을 한다.이는 배럴당 80달러(2007년 2월 말 현재 40파운드 또는 60유로)의 유가를 넘어서야 경제적으로 실현 가능하다고 주장되어 왔다.그러나 이는 지역, 경제 상황, 바이오디젤에 대한 정부 입장 및 기타 여러 요인에 따라 달라지며, 일부 국가에서는 훨씬 낮은 비용으로 실행 가능한 것으로 입증되었다.또한 일반 디젤보다 에너지 소비량이 10% 정도 적습니다.스파크 점화 엔진에서 높은 옥탄알코올과 휘발유를 연소하는 엔진에 사용되는 높은 압축비를 사용하는 것과 유사하게, 바이오디젤의 높은 세탄 정격을 활용하면 일반 2번 디젤에 비해 에너지 부족을 극복할 수 있습니다.
알코올
일반적으로 알코올이라는 용어는 인간이 [2]만든 최초의 유기 화학 물질인 에탄올을 의미하지만 알코올은 연료로 연소될 수 있다.에탄올과 메탄올은 가장 흔하며, 충분히 저렴해서 유용하다.
메탄올
메탄올은 천연가스 성분인 메탄에서 생성된 가장 가볍고 간단한 알코올입니다.이 제품의 적용은 주로 독성(휘발유와 유사) 때문에 제한적이지만 부식성이 높고 물과 섞이기 쉽기 때문에 제한적입니다.옥탄가격을 높이기 위해 일부 유형의 휘발유에 소량이 사용됩니다.메탄올 기반 연료는 일부 경주용 자동차와 모형 항공기에 사용됩니다.
메탄올은 메틸알코올 또는 목재알코올이라고도 불리는데, 메탄올은 이전에 목재의 증류로부터 생산되었기 때문입니다.그것은 메틸 하이드레이트라는 이름으로도 알려져 있다.
에탄올
곡물 알코올 또는 에틸 알코올로도 알려진 에탄올은 일반적으로 알코올 음료에서 발견됩니다.그러나 연료로도 사용될 수 있으며, 대부분 가솔린과 함께 사용될 수 있습니다.대부분의 경우 휘발유가 환경에 미치는 악영향을 줄이기 위해 휘발유 대 [citation needed]에탄올의 9:1 비율로 사용됩니다.
85% 연료 에탄올과 15% 가솔린 혼합물의 사용에 대한 관심이 높아지고 있습니다.E85라고 불리는 이 연료 혼합물은 대부분의 프리미엄 가솔린보다 높은 연료 옥탄을 가지고 있습니다.현대식 플렉시블 연료 차량에 사용될 경우 에탄올의 비 에너지 [3]함량이 낮기 때문에 연료 소비량이 증가하더라도 대체 가솔린에 더 높은 성능을 제공합니다.
휘발유와 산업용 에탄올은 종종 석유제품인 에틸렌에서 합성되기 때문에 화석연료로 간주될 수 있는데, 에탄올은 곡물이나 사탕수수의 발효로 인한 생산보다 저렴하다.
부탄올
부탄올은 엔진 개조 없이 대부분의 가솔린 내연기관에서 연료로 사용할 수 있는 알코올입니다.그것은 전형적으로 클로스트리디움 아세트뷰틸리쿰 박테리아(Weizmann 유기체라고도 알려져 있음)에 의한 바이오매스의 발효의 산물이다.이 과정은 1916년 Chaim Weizmann에 의해 연기 없는 화약인 코다이트를 만들기 위한 녹말에서 아세톤을 생산하기 위해 처음 설명되었습니다.
부탄올의 장점은 높은 옥탄가 등급(100 이상)과 높은 에너지 함량(100 이상)으로 가솔린보다 10% 정도 낮으며, 이후 에너지 밀도가 에탄올보다 약 50% 더 높고 메탄올보다 100% 더 높다는 것입니다.부탄올의 유일한 주요 단점은 높은 섬광점(35°C 또는 95°F), 독성(독성 수준은 존재하지만 정확하게 확인되지 않음) 및 재생 가능한 부탄올의 발효 과정에서 악취가 난다는 것이다.바이즈만 유기체는 에탄올과 효모의 14%에 비해 부탄올 농도는 2% 정도까지만 견딜 수 있다.석유로 부탄올을 만드는 것은 그러한 냄새를 발생시키지 않지만, 석유 사용의 제한적인 공급과 환경적 영향은 대체 연료의 목적을 저하시킨다.부탄올의 가격은 kg당 약 1.25~1.32달러입니다(파운드당 0.57~0.58달러 또는 미국 갤런당 약 4달러).부탄올은 에탄올(리터당 약 0.40달러 또는 갤런당 1.50달러)과 메탄올보다 훨씬 비쌉니다.
2006년 6월 20일, DuPont와 BP는 기존 에탄올 공장을 개조하여 설탕 비트에서 연간 900만 갤런(34,000입방미터)의 부탄올을 생산하고 있다고 발표했습니다.듀폰은 보조금 없이 배럴당 30~40달러(리터당 0.19~0.25달러)로 석유와 경쟁하겠다는 목표를 밝힌 바 있어 에탄올과의 가격 격차가 줄어들고 있다.
수소
|
액화수소는 수소 원소의 액체 상태입니다.이 연료는 로켓 용도로 사용되는 일반적인 액체 로켓 연료이며 내연 엔진 또는 연료 전지의 연료로 사용될 수 있습니다.다양한 개념의 수소 차량은 부피 에너지가 낮았고, 연소에 필요한 수소 부피가 큽니다.수소는 1898년 제임스 듀어에 의해 처음으로 액화되었다.
암모니아
암모니아(NH3)는 휘발유를 사용할 수 없을 때 연료로 사용되었습니다(예: 제2차 세계대전 중 벨기에의 버스).L당 17메가줄의 부피 에너지 밀도를 가지고 있습니다(수소의 경우 10개, 메탄올의 경우 18개, 디메틸 에테르의 경우 21개, 휘발유의 경우 34개).수소가 [4]액화되기 때문에 극저온 냉각이 필요하지 않지만 액체 연료로 압축 또는 냉각되어야 한다.
레퍼런스
- ^ Hilgers, Michael (2020). The Diesel Engine, in series: commercial vehicle technology. Berlin/Heidelberg/New York: Springer. ISBN 978-3-662-60856-2.
- ^ "AccessScience Encyclopedia Article Alcohol fuel". Accessscience.com. Retrieved 2008-11-06.
- ^ E85
- ^ "Ammonia FAQs". Retrieved 9 August 2012.
