热重法分析不同纳米CeO2 粒径和添加量对燃油热动力学的影响

采用恒温热重法研究纳米燃油的蒸发特性,并求解纳米燃油蒸发过程的活化能、蒸气压和蒸发焓等热动力学参数。以正十四烷(C14)作为基液燃油、十六烷基三甲基溴化铵为分散剂,配制粒径分别为20和50 nm、质量分数分别为50和100 mg/L的CeO_2纳米燃油。结果表明:在燃油蒸发过程中,由于纳米粒子具有较低的比热容,从外界吸收的热量被加快向液体内部传递,延滞了气液自由界面处液体分子的挥发,因此纳米燃油蒸发需要更大的活化能,且随着纳米粒子尺度减小或质量分数增加而增大,20 nm Ce50、20 nm Ce100、50 nm Ce50和50 nm Ce100纳米燃油较基液分别增大了5.6%,9.3%,3.2%和6.8%。纳米粒子的加入增大了燃油的表面张力,阻滞液相分子向气相扩散,因而其蒸气压降低,其中20nm Ce100纳米燃油较C14降低了18.1%。此外,由于燃油分子与纳米粒子之间的范德华力及氢键作用,纳米燃油蒸发所需的蒸发焓升高,20 nm Ce100纳米燃油较基液增大了16.7%。纳米燃油热力学基础物性参数研究可为其应用提供重要的基础数据。

Thermodynamics of fuels with different CeO2 sizes and addition amount based on thermogravimetric analysis