Effiziente Solubilisierung von Superbenzin durch zuckerbasierte Amphiphile

Dirk Steiding, 2011:

Kurzzusammenfassung

Seit den 1940er Jahren ist bekannt, dass die kontrollierte Anwesenheit von Wasser im Brennraum von Verbrennungsmotoren positive Einflüsse hat. Es lassen sich sowohl Schadstoffemissionen reduzieren als auch Kraftstoffeinsparungen und Wirkungsgraderhöhungen verzeichnen. Sich spontan bildende, thermodynamisch stabile Mikroemulsionen sind die beste Möglichkeit das Wasser dauerhaft und stabil in den Kraftstoff einzubringen. Mikroemulgierte Wasser-Diesel-Kraftstoffe sind 2003 unter dem Titel „Microemulsions and their use as fuel“ von Strey, Nawrath und Sottmann zum Patent angemeldet worden [DE10334897A1]. Diese Arbeit dehnt das Forschungsfeld auf Superbenzin (ROZ 95) aus, wobei zwei neue Kraftstoffformulierungen auf Mikroemulsionsbasis mit Superbenzin entwickelt wurden. Das System Wasser/Ethanol/Ammoniumnitrat – Superbenzin – SMO/S970/Ölsäure/Monoethanolamin ist mit variablem Wassergehalt von etwa 10 bis 40 Massenprozent lager- und temperaturstabil, d.h. einphasig im Bereich von -10 bis +100 °C bei einem Tensidgehalt von 14 Gew.% . Das System Wasser/Ethanol – Superbenzin – SXX70 / PG 8105 liegt ebenfalls im gesamten Temperaturbereich bei einem Tensidgehalt von 14 Gew.% und einem Wasseranteil von 30 bis 40 Gew.% als einphasige Mikroemulsion vor. Hier liegt jedoch bei einer Temperatur von 15 °C die Krafft-Temperatur des hydrophoberen Tensids, so dass dieses bei darunter liegenden Temperaturen auskristallisiert. Diese Formulierung ist daher für den Einsatz in einer „on board“-Mischeinheit geeignet, da hier die Komponenten erst kurz vor der Einspritzung bei Umgebungstemperatur des Motors gemischt werden. Der Einsatz von nur nichtionischen Tensiden verringert hier die Zahl der Komponenten, was im Hinblick auf die breite Anwendbarkeit einen wirtschaftlichen Gewinn mit sich bringen könnte und auch bessere Reproduzierbarkeit verspricht. Zudem verursachen nichtionische Amphiphile keine schwerlöslichen Niederschläge mit Kationen in hartem Wasser, da die entsprechenden Anionen nicht auftreten. Bei geringeren Wasseranteilen ist es hier möglich, sowohl den Tensid- als auch den Alkoholgehalt zu senken.