Enfoque experimental original para evaluar el transporte de combustible Estabilidad

La degradación del combustible y la formación de depósitos son desafíos clave para el desarrollo futuro de combustibles y biocombustibles. Este protocolo permite estudiar la oxidación de los combustibles en condiciones controladas, y puede ser útil para desarrollar nuevas formulaciones y estrategias preventivas. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la calidad del combustible, como la forma en que la composición del combustible y las condiciones de funcionamiento afectan los mecanismos de oxidación y el producto.

La principal ventaja de esta técnica es el uso de reactores disponibles en el mercado, acoplados a potentes métodos analíticos para realizar una oxidación controlada y monitorizar la evolución del producto de oxidación. Este método puede proporcionar información sobre el mecanismo de degradación de los combustibles diésel y biodiésel y se ha aplicado con éxito para estudiar la capacidad de oxidación de esos combustibles y lubricantes. Las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque la interpretación de los resultados del GCMS puede ser un desafío.

La oxidación forma múltiples productos, y el cromatograma puede contener varios picos. Para comenzar este procedimiento, elimine el polvo o los contaminantes de los recipientes de reacción con aire comprimido. Llene los recipientes de reacción del bloque A con siete mililitros de una muestra de combustible fresco de oleato de metilo utilizando una pipeta.

A continuación, fije el tubo de aire en la tapa del recipiente de reacción y colóquelo en el recipiente de reacción. Para configurar la prueba, ajuste la temperatura del punto de ajuste de calentamiento del bloque A a 110 grados centígrados. A continuación, ajuste el caudal de aire que se va a burbujear a través de la muestra a 10 litros por hora.

Establezca los criterios de apagado en un umbral de conductividad de 400 microsiemens por centímetro o en un período de inducción determinado por el software. A continuación, introduzca el nombre y la referencia de cada una de las muestras del Bloque A en el software. Proceda a colocar los recipientes de reacción en el Bloque A de calentamiento. Inicie la prueba presionando el botón de inicio en la interfaz de usuario del Reactor 1 y verifique que el reactor esté funcionando visualizando burbujas de aire.

Una vez finalizada la prueba, extraiga los recipientes de reacción del bloque calefactor. Con una pipeta, aspire cuidadosamente el contenido de cada recipiente de reacción y transfiera cada muestra extraída a un matraz de vidrio de 10 mililitros. A continuación, coloque los matraces verticalmente en el frigorífico.

Determine el período de inducción promedio de las cuatro muestras por el método de intersección de tangentes. Repita los pasos anteriores utilizando el Bloque B, modificando el criterio de apagado indicando un tiempo de finalización igual a cuatro veces el período de inducción promedio. Una vez completada la prueba, extraiga manualmente el primer recipiente de reacción del bloque calefactor, a 0,5 veces el período de inducción.

El segundo recipiente de reacción en el período de inducción. El tercer recipiente de reacción a dos veces el período de inducción. Y el cuarto vaso de reacción a cuatro veces la inducción.

A continuación, transfiera el contenido de cada recipiente de reacción a un matraz de vidrio de 10 mililitros. Después de etiquetar cada muestra, colóquelas verticalmente en el refrigerador. Para determinar el TAN del oleato de metilo, muestreado en etapas de oxidación crecientes, primero se enjuagen todos los recipientes y partes en contacto con la muestra con agua ultrapura, seguido de isopropanol.

A continuación, coloque dos gramos de la muestra en el recipiente de medición. Diluir la muestra con 10 gramos de isopropanol. Ahora inserte un electrodo de vidrio y agregue gradualmente una solución de 0,1 moles por litro de hidróxido de potasio diluido en isopropanol hasta alcanzar el punto de equivalencia.

Reporte el TAN de la muestra en miligramos de hidróxido de potasio por gramo de combustible. Para analizar el oleato de metilo muestreado en etapas de oxidación crecientes, inyecte un microlitro de la muestra en un instrumento GCMS equipado con una columna FFAP utilizando una relación dividida de 1 a 75. Para realizar el primer ciclo de oxidación en el reactor 2, ajuste la temperatura de calentamiento a 150 grados centígrados en el software.

Ajuste la presión en la celda de prueba a siete bar y, a continuación, ajuste el criterio de apagado. Prepare la celda de prueba eliminando el polvo o los contaminantes con papel de laboratorio empapado con acetona. Después de reemplazar el anillo de sellado, llene la celda de prueba con cinco mililitros de la muestra de combustible con una pipeta.

Cierre la celda de prueba con un tapón de rosca seguido de una cubierta protectora bloqueada. A continuación, inicie la prueba presionando el botón ejecutar en la interfaz de usuario del Reactor 2 y observe la curva del período de inducción en el software. Después de que la celda se despresurice automáticamente, abra la tapa protectora bloqueada y el tapón de rosca.

Para realizar x ciclos de oxidación sucesivos, repita los pasos anteriores el número de veces deseado. Al final de x pruebas, transfiera todo el combustible oxidado que queda en la celda a un matraz de vidrio de cinco mililitros, luego coloque el matraz de vidrio verticalmente en el refrigerador. Limpie la celda con papel de laboratorio empapado con acetona.

Para analizar las muestras generadas por FTIR-ATR, primero limpie la celda de diamante ATR con papel de laboratorio empapado con etanol. A continuación, configure 100 escaneos para construir el espectro FTIR, fije la resolución en cuatro centímetros inversos y establezca el rango espectral de 600 a 4.000 centímetros inversos. Después de sacar la muestra de combustible del refrigerador, agítela a fondo para homogeneizar la composición del combustible.

Con una pipeta, tome una muestra de 10 microlitros de combustible del matraz y coloque la gota en una pila de diamante ATR horizontal a temperatura ambiente. Finalmente comience el análisis. Los resultados del análisis TAN sugieren que la formación de especies ácidas es lenta durante el proceso de oxidación inicial y se vuelve significativa en la oxidación intermedia y avanzada.

Hay un aumento en la intensidad de varios picos en los cromatogramas de oleato de metilo de cero IP a cuatro IP, y algunas especies que no estaban presentes inicialmente se formaron a niveles de oxidación medios a altos con intensidades crecientes. El 6-heptenoato de metilo se produce durante el proceso de oxidación. Además, se forman varias moléculas de cadena corta a través de la escisión molecular.

Los aldehídos y ésteres metílicos se forman a través de la reacción del oxígeno molecular con radicales alcohólicos o hidroperóxidos. El color del combustible cambia durante la oxidación de transparente a amarillento, luego pardusco, lo que se debe a la formación de compuestos polares. El peso molecular de estos productos aumenta junto con el nivel de oxidación.

Las muestras de B0 oxidadas muestran la formación de una fase viscosa oscura compuesta por productos polares de alto peso molecular. El pico de carbonilo en los espectros FTIR de las muestras B0 aumenta con el nivel de oxidación y se atribuye a aldehídos, cetonas y ácidos. El pico en la región R3 muestra la formación de grupos hidroxilo que indican la presencia de alcoholes y ácidos.

Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en pocas horas, de acuerdo con la naturaleza del combustible, la reactividad y las condiciones de prueba, que es menor que las pruebas de almacenamiento estándar realizadas en varios meses, y la más baja para obtener información sobre el mecanismo de oxidación. Al intentar este procedimiento, es importante recordar almacenar la muestra oxidada y que estén en condiciones adecuadas, y asegurarse de que el volumen analizado con espectroscopia infrarroja, GC o TAN sea homogéneo y representativo de esa muestra oxidada. Se pueden aplicar otros métodos para comprender las propiedades del depósito, como el análisis gráfico térmico, que muestra varios productos de peso molecular.

También microscopía electrónica de barrido, que proporciona información sobre la morfología y la composición química de los depósitos. Dicha información permite validar las tendencias medidas obtenidas con FTIR y GCMS. Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo realizar la oxidación acelerada del combustible y cómo analizar las muestras con espectroscopia infrarroja, GCMS y TAN, para identificar los productos de oxidación.

No olvide que trabajar con combustibles en solventes puede ser extremadamente peligroso, y siempre se deben tomar precauciones como el equipo de protección, incluidos guantes, batas de laboratorio y gafas, al realizar este procedimiento.