INVESTIGATION OF THE EFFECT OF NANOPARTICLE ADDITIVES ON THE REFRACTIVE INDEX AND DENSITY OF GASOLINE

Mehmet Selman Gökmen; Mehmet Fatih Parlak; Hasan Aydoğan

doi:10.17780/ksujes.1340166

EN TR

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF NANOPARTICLE ADDITIVES ON THE REFRACTIVE INDEX AND DENSITY OF GASOLINE

Abstract

In this study, the use of Al2O3 and TiO2 nano particles with a size of 12 nm and a purity of 99.9% as gasoline fuel additives was investigated. Fuel mixtures were prepared using a 3-level factorial design technique, and density and refractive index values were determined. Al2O3 nano particles, due to their high surface area, increased the density by 0.17% (3.5 ppm) and 1.22% (7 ppm), while TiO2 nano particles increased the density by 0.22% (3.5 ppm) and 1.26% (7 ppm). It was observed that the nano particle with a higher surface area had a less significant effect on density. The refractive index values decreased by 0.11% (3.5 ppm) and 0.14% (7 ppm) for Al2O3 nano particles, and by 0.21% (3.5 ppm) and 0.24% (7 ppm) for TiO2 nano particles. This study highlighted the importance of particle size, purity, and surface area in the selection of nano particles. Based on the evaluations and preliminary tests, nano particle levels above 15 ppm exhibited a tendency for agglomeration in the fuel. It is crucial to limit the total concentration to 15 ppm, especially for nano particles with a high surface area like Al2O3, to achieve homogeneous fuel.

Keywords

NANOPARTİKÜL İLAVESİNİN BENZİNİN KIRILMA İNDİSİ VE YOĞUNLUĞU ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Öz

Bu çalışmada, 12 nm boyutunda ve %99.9 saflıktaki Al2O3 ve TiO2 nano partiküllerinin benzin yakıt katkı maddesi olarak kullanımı incelenmiştir. Partikül ilave edilen yakıt karışımlarının yoğunluk ve kırılma indisi değerleri benzin yakıtıyla karşılaştırılmıştır. 3 seviyeli faktöriyel tasarım tekniği kullanılarak yakıt karışımları elde edilmiş, yoğunluk ve kırılma indisi değerleri belirlenmiştir. Sonuçlar, Al2O3 nano partikülünün yüksek yüzey alanı nedeniyle yoğunluğu %0,17 (3.5 ppm) ve %1,22 (7 ppm) oranında artırdığını göstermiştir. TiO2 nano partikülünün ise yoğunluğu %0,22 (3.5 ppm) ve %1,26 (7 ppm) oranında artırdığı belirlenmiştir. Yüzey alanı yüksek olan nano partikülün yoğunluk üzerinde daha az etkili olduğu görülmüştür. Kırılma indisi değerleri ise Al2O3 nano partikülünde %0,11 (3.5 ppm) ve %0,14 (7 ppm) azalırken, TiO2 nano partikülünde ise %0,21 (3.5 ppm) ve %0,24 (7 ppm) azaldığı tespit edilmiştir. Bu çalışma, nano partikül seçiminde boyut, saflık ve yüzey alanının önemli olduğunu ortaya koymuştur. Yapılan değerlendirmeler ve ön testler neticesinde, 15 ppm üzerindeki nano partikül seviyelerinin yakıt içerisinde topaklanma eğilimi göstermektedir. Özellikle yüksek yüzey alanına sahip Al2O3 gibi nano partiküller için toplam oranın 15 ppm'yi aşmaması homojen bir yakıt elde edilmesi için önemli bir parametredir.

Anahtar Kelimeler

Supporting Institution

Selçuk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Project Number

21211039

Thanks

Bu çalışma Selçuk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri koordinatörlüğü tarafından 21211039 nolu proje ile desteklenmiştir.

References

Acaroğlu, M., Aydoğan, H., & Özçelik, A. E. (2018). Yakıtlar ve Yanma. Nobel Akademi Yayıncılık.
Dehhaghi, M., Kazemi Shariat Panahi, H., Aghbashlo, M., Lam, S. S., & Tabatabaei, M. (2021). The effects of nanoadditives on the performance and emission characteristics of spark-ignition gasoline engines: A critical review with a focus on health impacts. Energy, 225. https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.120259
Gahlyan, S., Bhagat, P., Devi, R., Verma, S., Rani, M., & Maken, S. (2020). Thermodynamics of ternary mixtures with gasoline additive: Volumetric, acoustic and optical properties. Journal of Molecular Liquids, 304. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.112740
Hatami, M., Hasanpour, M., & Jing, D. (2020). Recent developments of nanoparticles additives to the consumables liquids in internal combustion engines: Part I: Nano-fuels. Journal of Molecular Liquids, 318, 114250. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114250
Karmakar, S. (2012). Energetic Nanoparticles as Fuel Additives for Enhanced Performance in Propulsion Systems (Issue August) [Doctoral Dissertation]. Lousiana State University.
Khan, S., Dewang, Y., Raghuwanshi, J., Shrivastava, A., & Sharma, V. (2022). Nanoparticles as fuel additive for improving performance and reducing exhaust emissions of internal combustion engines. In International Journal of Environmental Analytical Chemistry (Vol. 102, Issue 2, pp. 319–341). Taylor and Francis Ltd. https://doi.org/10.1080/03067319.2020.1722810
Kotia, A., Chowdary, K., Srivastava, I., Ghosh, S. K. ve Ali, M. K. A., 2020, Experimental investigation the effect of Mn2O3 nanoparticle on the performance and emission of SI gasoline fueled with mixture of ethanol and gasoline, Journal of Molecular Liquids, 310.
Naito, M., Yokoyama, T., Hosokawa, K., & Nogi, K. (2018). Nanoparticle Technology Handbook. In Elseiver (3.). Elsevier.

Details

Primary Language

English

Subjects

Mechanical Engineering (Other)

Journal Section

Research Article

Authors

Mehmet Selman Gökmen ^*
0000-0001-5943-7504
Türkiye

Mehmet Fatih Parlak
0009-0000-8410-6547
Türkiye

Hasan Aydoğan
0000-0003-1404-6352
Türkiye

Publication Date

December 12, 2023

Submission Date

August 9, 2023

Acceptance Date

September 5, 2023

Published in Issue

Year 2023 Volume: 26 Number: Özel Sayı

DOI

https://doi.org/10.17780/ksujes.1340166

IZ

https://izlik.org/JA39PU88CW

Cite

RIS / Bibtex

APA

Gökmen, M. S., Parlak, M. F., & Aydoğan, H. (2023). INVESTIGATION OF THE EFFECT OF NANOPARTICLE ADDITIVES ON THE REFRACTIVE INDEX AND DENSITY OF GASOLINE. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(Özel Sayı), 1140-1146. https://doi.org/10.17780/ksujes.1340166