Los óxidos de nitrógeno NOx son algunos de los contaminantes más importantes en nuestra atmósfera: contribuyen a la formación de smog, lluvia ácida y ozono a nivel del suelo. Debido a esto, los investigadores de la combustión y las empresas de motores han estado trabajando desde la década de 1980para comprender cómo se producen estos gases durante la combustión para que puedan encontrar formas de reducirlos.
en un nuevo artículo de revisión publicado en Progreso en energía y ciencia de la combustión , investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. Y la Universidad Técnica de Dinamarca explican cómo sintetizaron más de una década de estudios de combustión para crear un nuevo modelo global de cómo se producen los óxidos de nitrógeno.
"Nuestra comprensión de cómo se producen estos contaminantes en diferentes entornos de motores se ha profundizado dramáticamente" - Stephen Klippenstein, químico de Argonne
"La producción de NOx es una de las principales preocupaciones para las compañías de motores", dijo el químico Stephen Klippenstein de Argonne, autor del artículo. "Nuestra comprensión de cómo se producen estos contaminantes en diferentes entornos de motores se ha profundizado dramáticamente".
Se produce una amplia gama de diferentes interacciones químicas dentro de la mezcla de combustible y aire en un motor, y el nuevo modelo identifica varias rutas diferentes para la formación de NOx.
En una ruta, llamada pronta NO monóxido de nitrógeno, el nitrógeno atmosférico se combina con el carbono para formar un intermediario de un carbono y dos átomos de nitrógeno, que finalmente se combinan con el oxígeno para formar monóxido de nitrógeno. En otra ruta, llamada NO térmica, nitrógenoEl monóxido se produce directamente a partir de nitrógeno y oxígeno. En un tercero, llamado combustible NO, un compuesto de nitrógeno, carbono y oxígeno forma el paso intermedio en el camino hacia el monóxido de nitrógeno.
"Intentar unir estas vías para crear un modelo que reproduzca con precisión las observaciones experimentales siempre ha sido un juego de adivinanzas", dijo el químico de Argonne Branko Ruscic, otro autor del estudio. "Sin embargo, porque muchos científicos de todo el mundoel mundo está contribuyendo con información sobre diferentes segmentos de la imagen más amplia, estamos más cerca que nunca de un modelo que realmente represente la realidad ".
Según Klippenstein, una de las principales características del proceso de combustión, la temperatura, hace una gran diferencia en la cantidad de NOx producido. "La temperatura afecta la vida útil de las moléculas en la mezcla", dijo.capaz de modelar y predecir con precisión el comportamiento de algunas moléculas de vida extremadamente corta es crucial para determinar las vías de la reacción ".
"Si puede hacer funcionar su motor a una temperatura más baja, puede evitar la formación de gran parte del NOx", agregó.
Otro factor en el proceso de combustión que afecta dramáticamente la producción de NOx implica lo que los investigadores llaman la riqueza de la mezcla de combustible, es decir, la proporción de combustible al aire a medida que se produce la combustión en el motor. Los motores que funcionan más ricos tendrán moléculas conmás grupos metilo, dijo Ruscic, que tienden a promover la formación de NOx.
"Estamos llegando a un lugar donde entendemos bastante bien la producción de NOx", dijo Ruscic. "Es realmente un buen ejemplo del triunfo de la ciencia comunitaria".
"Es como armar un rompecabezas donde algunas de las piezas parecen encajar pero aún no han sido pintadas", dijo Klippenstein. "Es nuestro papel descubrir cómo pintar algunas piezas más para que nuestros colaboradores puedanarmar la imagen mejor "
El estudio, "Modelado de la química del nitrógeno en la combustión", apareció el 22 de febrero en Progreso en energía y ciencia de la combustión .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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