Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dekarbonizacja metanu – kierunki zagospodarowania węgla popirolitycznego

Krasodomski Wojciech, Wojtasik Michał, Markowski Jarosław, Żak Grażyna

Nafta-Gaz

|

2022

|

R. 78, nr 1

56--63

PL

Prezentowany przegląd literaturowy dotyczy możliwych kierunków zagospodarowania węgla będącego produktem ubocznym procesu pirolizy metanu (dekarbonizacji metanu). Piroliza metanu jest coraz częściej rozpatrywaną metodą będącą alternatywną technologią produkcji wodoru bez emisji CO2 – tak zwanego niebieskiego wodoru. Piroliza/dekarbonizacja stosowana jest do produkcji sadzy od lat trzydziestych XX wieku (np. znany proces firmy Hüls). Piroliza metanu jest procesem endotermicznym, który wymaga, w celu uzyskania wysokiej wydajności, zastosowania temperatur rzędu 1000°C i więcej, co powoduje, że jest to proces mocno energochłonny i kosztowny w porównaniu z aktualnie stosowanymi metodami produkcji wodoru, np. reformingiem parowym. Największą jednak zaletą metody pirolizy/dekarbonizacji metanu / gazu ziemnego jest brak konieczności wychwytywania i składowania CO2 (sekwestracji), co znacznie upraszcza proces i zbliża ekonomiczny koszt wytworzenia wodoru tą metodą do kosztu jego wytwarzania wcześniej wspomnianymi „klasycznymi” metodami. Co więcej, produkcja wodoru tą metodą charakteryzuje się nie tylko mniejszą emisją CO2, ale też pozwala na uzyskanie wodoru o wysokiej czystości, zbliżonego przydatnością do stosowanego w ogniwach paliwowych. Dużym ograniczeniem procesu oprócz wspomnianej wysokiej temperatury jest powstawanie produktu ubocznego w postaci węgla; jeśli w przyszłości wodór będzie pozyskiwany w tym procesie na skalę przemysłową, powstaną duże jego ilości, dlatego znalezienie nowych zastosowań węgla jest kluczowym czynnikiem dla rozwoju tej technologii jako wykonalnej metody produkcji wodoru. Możliwości wykorzystania węgla będą zależeć od jego natury i właściwości. Przeanalizowano dostępne artykuły naukowe i specjalistyczne pod kątem rodzajów powstającego węgla, ze szczególnym uwzględnieniem jego struktury. Podjęto próbę zebrania informacji dotyczących korelacji pomiędzy zastosowaną metodą dekarbonizacji metanu a strukturą powstającego węgla.

EN

The presented literature review concerns possible directions of coal management, which is a by-product of the methane pyrolysis process (methane decarbonization). Methane pyrolysis is more and more often considered as an alternative technology for the production of hydrogen without CO2 emission – the so-called blue hydrogen. Pyrolysis/decarbonization has been used in the production of carbon black since the 1930s (e.g. the well-known Huels process). Methane pyrolysis is an endothermic process that requires, in order to obtain high efficiency, the use of temperatures of 1000°C and more, which makes it a highly energy-consuming and expensive process compared to the currently used methods of hydrogen production, e.g. steam reforming. However, the greatest advantage of the methane/natural gas pyrolysis/decarbonization method is the lack of the need to capture and store CO2 (sequestration), which significantly simplifies the process and brings the economic cost of hydrogen production by this method closer to the cost of its production to the previously mentioned “classic” methods. Moreover, the production of hydrogen by this method is not only characterized by lower CO2 emissions, but also allows to obtain hydrogen of high purity, similar to that suitable for use in fuel cells. A major limitation of the process, in addition to the aforementioned high process temperature, is the formation of a carbon by-product. If hydrogen is obtained from this process on an industrial scale in the future, large amounts of this by-product will be produced, therefore the development of new coal applications is a key factor in the development of this technology as a viable method of hydrogen production. The possibilities of using coal will depend on its nature and properties. The available scientific and specialist articles were analyzed in terms of the types of produced coal, with particular emphasis on its structure. An attempt was made to collect information on the correlation between the applied methane decarbonisation method and the structure of the generated coal.

2

Electromagnetic wave absorption performance of UHPC incorporated with carbon black and carbon fiber

Xu Shenchun, Yang Yekai, Wu Chengqing, Liu Kai

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

art. no. e71, 1--17

EN

This study focuses on the electromagnetic wave absorption performance (EWAP) of ultra-high-performance concrete (UHPC) incorporated with carbon black (CB) and carbon fiber (CF) in 2-18 GHz frequency range (required for the radar wave absorbing materials). The reflectivity of the traditional UHPC was investigated and compared to the cement-based composites reported in the literatures, so as to illustrate the advantages of novel UHPCs with respect to EWAP. Afterwards, the effect of CB and CF on the compressive strength, complex permittivity and reflectivity of the novel UHPCs was investigated. The microstructure of the novel UHPCs was also explored via scanning electron microscopy to illustrate the mechanism of performance enhancement on incorporating CB and CF. The results indicated that EWAP of the traditional UHPC was similar or inferior (at specific frequencies) to the literature reported cement-based composites. However, EWAP of the novel UHPCs was significantly improved after reinforcing with CB or CF. A positive effect of CB and CF was also observed on the compressive strength of the developed UHPCs. This study provides avenues for the use of UHPCs in protecting structures for absorbing the electromagnetic waves and safeguarding these structures against extreme loads, including blast and penetration.

3

Macro- and micromechanical response of glass fibre-reinforced polypropylene to pigmental impurities

Sikorski Ryszard

Composites Theory and Practice

|

2021

|

R. 21, nr 1-2

22--28

EN

The present study investigates the influence of pigmental impurities on glass fibre-reinforced polypropylene using model compounds to simulate the behaviour of recyclate-based compositions. Most industrial-quality (containing recyclate) PP compounds are black coloured (using carbon black pigment), with an almost unavoidable presence of inorganic white pigment (e.g. titanium dioxide) impurities. There are widespread beliefs in the compounding industry that such impurities have a detrimental effect on the mechanical properties of glass fibre-reinforced compounds, but up to now no systematic study of this problem from the industrial point of view has been reported. For this purpose, a range of compounds was prepared on a twin- screw compounding line and the properties were evaluated, with special focus on the mechanical properties. The results confirmed the strong influence of some white pigments, particularly titanium dioxide, and rejected the thesis of the detrimental action of carbon black.

4

Hyperelastic models for the description and simulation of rubber subjected to large tensile loading

Jebur Q.H., Jweeg M.J., Al-Waily M., Ahmad H.Y., Resan K.K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2021

|

Vol. 108, nr 2

75--85

EN

Purpose: Rubber is widely used in tires, mechanical parts, and user goods where elasticity is necessary. Some essential features persist unsolved, primarily if they function in excessive mechanical properties. It is required to study elastomeric Rubber's performance, which is operational in high-level dynamic pressure and high tensile strength. These elastomeric aims to increase stress breaking and preserve highly pressurised tensile strength. Design/methodology/approach: The effects of carbon black polymer matrix on the tensile feature of different Rubber have been numerically investigated in this research. Rubber's material characteristics properties were measured using three different percentages (80%, 90%and 100%) of carbon black filler parts per Hundreds Rubber (pphr). Findings: This study found that the tensile strength and elongation are strengthened as the carbon black filler proportion increases by 30%. Practical implications: This research study experimental tests for Rubber within four hyperelastic models: Ogden's Model, Mooney-Rivlin Model, Neo Hooke Model, Arruda- Boyce Model obtain the parameters for the simulation of the material response using the finite element method (FEM) for comparison purposes. These four models have been extensively used in research within Rubber. The hyperelastic models have been utilised to predict the tensile test curves—the accurate description and prediction of elastomer rubber models. For four models, elastomeric material tensile data were used in the FEA package of Abaqus. The relative percentage error was calculated when predicting fitness in selecting the appropriate model—the accurate description and prediction of elastomer rubber models. For four models, elastomeric material tensile data were used in the FEA package of Abaqus. The relative percentage error was calculated when predicting fitness in selecting the appropriate model. Numerical Ogden model results have shown that the relative fitness error was the case with large strains are from 1% to 2.04%. Originality/value: In contrast, other models estimate parameters with fitting errors from 2.3% to 49.45%. The four hyperelastic models were tensile test simulations conducted to verify the efficacy of the tensile test. The results show that experimental data for the uniaxial test hyperelastic behaviour can be regenerated effectively as experiments. Ultimately, it was found that Ogden's Model demonstrates better alignment with the test data than other models.

5

Characteristic of low-density polyethylene reinforcement with nano/micro particles of carbon black: a comparative study

Sabr O.H., Al-Mutairi N.H., Layla A.Y.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2021

|

Vol. 110, nr 2

49--58

EN

Purpose: Low density polyethylene is commonly used polymer in the industry because of its unique structure and excellent overall performance. LDPE, is relatively low mechanical properties and thermal stability can sometimes limit its application in industry. Therefore, the development of particulate reinforced polymer composites is one of the highly promising methodologies in the area of next generation engineering products. Design/methodology/approach: Nano and Micro composite from low density polyethylene LDPE reinforced with different weight fraction of carbon black particles (CB) (2, 4 and 8)% prepared by first dispersion Nano and Micro carbon black particles CB in solvent and then mixing manually with low density polyethylene LDPE pellet and blended by twin-screw extruder, the current research study the mechanical properties (tensile strength, elastic modulus,and hardness), FTIR, DSC,and thermal conductivity of prepared nano and micro composites using two methodes and the morphological properties of nano-micro composites. Findings: The tensile strength of the LDPE/CB nano and micro composites improved at 2% and 4%, respectively, and decreasing at 8%, addition of carbon black nanoparticles led to increase the tensile strength of pure low-density polyethylene from 13.536 MPa to 19.71 MPa, and then dropping to 11.03 MPa at 8% percent,while the elastic modulus of LDPE/ CB nano and miro composites shows an improvement with all percentages of CB. The results show that the mechanical properties were improved by the addition carbon black nanoparticles more than addition micro- carbon black . FTIR show that physical interaction between LDPE and carbon black. The thermal conductivity improvement from 0.33 w/m.k for pur LDPE to 0.62234 w/m.k at 2% CB microparticle content and the reduced to 0.18645 w/m.k and 0.34063 w/m.k at (4 and 8)% micro-CB respectively , The thermal conductivity of LDPE-CB nano-composites is low in general than that the LDPE-CB microcomposite. DSC result show improvement in crystallization temperature Tc, melting temperature and degree of crystallization with addition nano and micro carbon black. Morever, SEM images revealed to uniform distribution and good bonding between LDPE and CB at low percentages and the precence of some agglomeration at high CB content. Research limitations/implications: This research studied the characteristics of both nano and micro composite materials prepared by two steps: mixing CB particles with solvent and then prepared by twin extruder which can be used packaging material, but the main limitation was the uniform distribution of nano and micro CB particles within the LDPE matrix. In a further study, prepare a blend from LDPE with other materials and improve the degradation of the blend that used in packaging application. Originality/value: LDPE with nanocomposites are of great interest because of their thermal stability, increased mechanical strength, stiffness, and low gas permeability, among other properties that have made them ideal for applications in the packaging and automotive industries. LDPE reinforcements nano-sized carbon black can have better mechanical and thermal properties than micron, resulting in less material being needed for a given application at a lower cost.

6

Ballistic tests of double-based propelling charges with different carbon black content

Motyl Krzysztof, Zygmunt Bogdan, Cholewiak Andrzej, Szczepanik Mirosław

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2020

|

T. 12(2)

73--80

EN

Nitrocellulose and nitroglycerin are the main components of double-base propellants comprising up to 95% of their total mass. A chemical stabiliser and a burn rate modifier are required components, added in amounts of several percent. The study analyses the effect of carbon black content, contributing less than 1% of the propellant mass, on the burning rate of differently shaped propelling charges. The experiments, carried out on high energetic, double-base propelling charges, showed that the carbon black content significantly affects the burning rate of the propelling charge in the rocket motor chamber.

PL

Głównymi składnikami nitroglicerynowych paliw rakietowych są nitroceluloza i nitrogliceryna stanowiące do 95% masy. Obowiązkowym składnikiem jest również stabilizator trwałości chemicznej, zwykle centralit, w ilości kilku procent. Częstym składnikiem jest niskotopliwy dinitrotoluen (mieszanina izomerów) w ilości około 10%. Wymienione składniki w procesie technologicznym ulegają homogenizacji tworząc jednorodny stały żel o właściwościach termoplastycznych. Składnikami o zawartości do 3% są modyfikatory prędkości palenia, zwykle sole i tlenki metali ciężkich jak Pb, Cu, Cr. W pracy zbadano wpływ zawartości sadzy, składnika o najmniejszej zawartości w paliwie, stanowiącego poniżej 1% masy paliwa rakietowego. Wykazano eksperymentalnie na przykładzie ładunku wykonanego z wysokokalorycznego paliwa nitroglicerynowego, że zawartość sadzy w paliwie wywiera silny wpływ na prędkość palenia ładunku w komorze silnika rakietowego.

7

Właściwości sorpcyjne karbonizatów z pozostałości węglowej z pirolizy opon

Dębek Cezary, Walendziewski Jerzy

Elastomery

|

2020

|

T. 24, nr 2

63--77

PL

Scharakteryzowano właściwości strukturalne dwóch prób węgla popirolitycznego otrzymanego w wyniku niskotemperaturowej pirolizy opon samochodowych. Próby węgli popirolitycznych różniły się warunkami prowadzenia procesu pirolizy. Materiał węglowy z pirolizy opon poddano karbonizacji i zbadano zmiany strukturalne oraz oceniono ich zdolności sorpcyjne w stosunku do związków modelowych: benzenu, p‑chlorofenolu, błękitu metylenowego oraz czerwieni Kongo. Otrzymane karbonizaty wykazały dużą zdolność sorpcyjną benzenu z roztworu wodnego sięgającą 98%.

EN

Structural properties of two samples of pyrolytic carbon obtained as a result of low‑temperature pyrolysis of car tires were characterized. The tests of pyrolytic carbon differed in conditions of pyrolysis process. Carbon material from the pyrolysis of tires was carbonized and structural changes were examined and their sorption properties were assessed in relation to model compounds: benzene, p‑chlorophenol, methylene blue and Congo red.The obtained carbonizates showed high sorption capacity of benzene from aqueous solution reaching 98%.

8

Soot contamination of engine oil - the case of a small turbocharged spark-ignition engine

Kozak Miłosław, Siejka Piotr

Combustion Engines

|

2020

|

R. 59, nr 3

28--32

EN

The paper presents the results of thermogravimetric tests of engine oil used in a small turbocharged spark-ignition engine. The main observation from the research was a significant soot contamination of engine oil, that appears even at its low mileage. This indicates that also in the case of port fuel injection spark-ignition engine, high particulate matter emissions may occur. A rapid soot contamination of the oil in this engine indicates that the oil change interval should be shortened.

9

Experimental analysis on the technical behavior of carbon black filled rubber blends’ rollers for rice husk removal application

Paramasivam Prabhakaran, Ranganathan Rajesh, Rathanasamy Rajasekar, Kaliyannan Gobinath Velu, Palaniappan Sathish Kumar, Pal Samir Kumar, Chinnasamy Moganapriya

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 1

50--55

EN

In rice husk removal processes, the rubber rollers are used to produce white rice kernels. Paddies are fed between two rubber rollers and the removal of husk takes place due to high friction generated between the paddy layer and outer surface of rubber rollers. Husk removal application involves rubber compounds with promising physico-mechanical properties. Small scale rice mills in Tamil Nadu, India face problems in periodic replacement of rubber rollers due to poor service life. Based on thesurvey, it was found that the rubber compounds with high hardness lead to efficient husk removal and at the same time cause break age of rice. Employing soft rubber eliminates the breakage of rice, but on the other hand the sharp corners of paddy damage the rubber. This research work focuses on the development of rubber compounds for effective rice husk removal application. Carbon black filled, pure and blends of natural rubber (NR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), and epoxidized natural rubber (ENR) are developed. Mechanical properties and lab scale rice husk separation studies are conducted for the developed rubber compounds. The ENR-NBR blends prove to be suitable materials for husk removal application.

PL

Usunięcie łusek z ziaren ryżu metodą walcowania pomiędzy rolkami wykonanymi z kauczuku napełnionego sadzą następuje w wyniku tarcia wytwarzanego między warstwą nasion ryżu a powierzchnią rolek. Do tego typu zastosowań potrzebne są mieszanki kauczukowe o specjalnych właściwościach fizyko-mechanicznych. Ze względu na niewielką trwałość dotychczas stosowanych materiałów gumowych, małe młyny ryżu w Tamil Nadu w Indiach borykają się z koniecznością okresowej ich wymiany. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że rolki wykonane z mieszanek kauczukowych o dużej twardości skutecznie usuwają łuski, ale niestety powodują jednocześnie pękanie ziaren ryżu. Z kolei zastosowanie mieszanek kauczukowych o mniejszej twardości ogranicza zjawisko pękania, ale ostre łuski uszkadzają rolki. Zbadano właściwości mechaniczne i efektywność w procesie separacji łuski ryżowej napełnionych sadzą wulkanizatów kauczuku naturalnego (NR), butadienowo-akrylonitrylowego (NBR), epoksydowanego kauczuku naturalnego (ENR) lub ich mieszanin. Wulkanizaty mieszaniny ENR-NBR okazały się najbardziej odpowiednimi materiałami na rolki do zastosowań w procesie usuwania łuski ryżowej.

10

Wpływ sadzy na proces żelowania oleju silnikowego

Ziółkowska Monika

Nafta-Gaz

|

2019

|

R. 75, nr 3

178--184

PL

Sadza wytworzona w silnikach może być przyczyną powstawania ciężkich osadów, gwałtownego wzrostu lepkości oleju smarowego lub żelowania oleju. Nierozpuszczalne cząstki sadzy, które nagromadziły się na pierścieniach tłoka, a potem znalazły się w oleju mogą również zwiększać lepkość oleju smarowego. W olejach smarowych stosowanych w silnikach wysokoprężnych, w skład osadów nierozpuszczalnych wchodzą: sadza, węglowodory i popiół. Generalnie osady nierozpuszczalne nie wywołują znaczącego wzrostu lepkości oleju, jeśli cząstki sadzy są rozproszone, ponieważ mają niewielkie średnice. Jednak cząstki sadzy mają tendencję do aglomeracji. Takie aglomeraty nierozpuszczalnych cząstek sadzy wywołują wzrost lepkości. Dzieje się tak dlatego, że zgromadzone cząstki sadzy wiążą olej w swoich strukturach i wpływają na wzrost lepkości oleju. W szczególnych przypadkach cząstki sadzy mogą utworzyć rozwiniętą sieć tworzącą bardzo mocną żelową strukturę. W silnikach, w których tworzy się bardzo dużo osadów nierozpuszczalnych, uległe aglomeracji cząstki sadzy mogą być główną przyczyną wzrostu lepkości. W artykule przedstawiono wyniki badań zawartości sadzy w olejach silnikowych w czasie eksploatacji. Badania wykonano metodą termograwimetryczną zgodnie z normą ASTM D 5967-05. Ta metoda badawcza obejmuje procedurę badań silnikowych, która służy do oceny olejów napędowych pod kątem spełnienia wymagań, w tym wzrostu lepkości i zawartości sadzy. W artykule wskazano przyczyny wzrostu lepkości olejów silnikowych w czasie eksploatacji. Wzrost osadów nierozpuszczalnych powoduje duży wzrost lepkości, co wskazuje, że cząstki sadzy łączą się tworząc formę żelu, a aglomeracja sadzy ma większy wpływ na wzrost lepkości niż poziom osadów nierozpuszczalnych. Określono wpływ sadzy na proces żelowania olejów silnikowych. Wyniki badań wskazują, że sadza ma skłonność do aglomeracji i jest główną przyczyną żelowania olejów silnikowych w wysokiej temperaturze.

EN

The soot generated in an engine can cause heavy sludge, high lubricant viscosity increase, or oil gelling. Insoluble soot particles introduced into the lubricant in the piston ring zone can also increase lubricant viscosity. In diesel engine lubricants, the insoluble sludg- es include: soot, hydrocarbons and ash. Generally, insoluble sludges do not cause significant viscosity increase if the soot particles are dispersed, due to their small individual size. However, the soot particles have a tendency to agglomerate. These agglomerated soot particles induce a viscosity increase. This is because the particles trap lubricant within their agglomerated structures and they affect the increase of viscosity. In extreme cases, the soot particles can form an extensive agglomerated network, forming a highly viscous gel like structure. In engines with high insolubles levels, agglomerated soot particles can be the primary source of viscosity increase. The paper presents results of soot tests in engine oils during their exploitation. Tests were carried out using the thermogravimetric method according to the ASTM D 5967-05 Standard. This test method covers an engine test procedure for evaluating diesel oils’ performance characteristics, including viscosity increase and soot concentration. The paper determines the causes of viscosity increase of engine oils during exploitation. A relatively small amount of insolubles produced a large viscosity increase, showing that the soot particles are combining to form a gel and the soot agglomeration had a greater effect on viscosity increase than the amount of insolubles. Influence of the soot on the gelation process of engine oils was determined. The results show, that the soot has a tendency to agglomerate and it is the main cause of gelling of engine oils at high temperature.

11

Wpływ eteru dietylowego w mieszaninie z olejem rzepakowym na emisję limitowanych składników spalin silnika AVL

Stobiecki Jerzy, Górska Milena

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2019

|

R. 20, nr 12

200--204

PL

W artykule opisano wyniki badań dotyczące emisji limitowanych składników spalin z jednocylindrowego, badawczego silnika firmy AVL serii 5402 zasilanego mieszaninami oleju rzepakowego i eteru dietylowego. W badaniach wykorzystano olej rzepakowy do którego dodano 10, 20, 30 i 40 % objętościowo eteru dietylowego. Oceniono właściwości fizykochemiczne przygotowanych mieszanin paliwowych i ich wpływ na emisję limitowanych składników spalin, a w szczególności cząstek stałych, tlenków azotu oraz niespalonych węglowodorów. Stwierdzono, że dodatek DEE do oleju rzepakowego sprzyja zmniejszeniu emisji szkodliwych składników spalin do otoczenia, a w szczególności cząstek sadzy oraz niespalonych węglowodorów. Eter dietylowy dodany do oleju rzepakowego nie ma istotnego znaczenia na zmianę emisji tlenków azotu. Wskazany problem stanowi barierę typową dla procesu spalania paliwa i w niewielkim stopniu jest zależny od jego rodzaju. Mając to na uwadze należy stwierdzić, że ograniczenie emisji NOx do otoczenia wymaga zmiany spalania paliwa w kierunku realizacji tzw. procesu niskotemperaturowego. W konwencjonalnych systemach spalania redukcja emisji NOx w dalszym ciągu będzie wymagała stosowania dodatkowych układów oczyszczających jak np. SCR tj. selektywna redukcja katalityczna.

EN

The paper describes the results of research on the emission of limited exhaust components from a single-cylinder, research engine of the AVL series 5402 powered by mixtures of rapeseed oil and diethyl ether. Rapeseed oil was used in the research, to which 10, 20, 30 and 40% by volume of diethyl ether was added. The physicochemical properties of the prepared fuel mixtures and their impact on the emission of limited exhaust components, in particular particulates, nitrogen oxides and unburned hydrocarbons, were evaluated. It was found that the addition of DEE to rapeseed oil helps to reduce the emission of harmful exhaust components to the environment, in particular soot particles and unburned hydrocarbons. Diethyl ether added to rapeseed oil has no significant effect on changing the emission of nitrogen oxides. The indicated problem is a barrier typical of the fuel combustion process and is slightly dependent on its type. With this in mind, it should be noted that reducing NOx emissions to the environment requires a change in fuel combustion towards the implementation of the so-called low temperature process. In conventional combustion systems, the reduction of NOx emissions will still require the use of additional treatment systems such as SCR, i.e. selective catalytic reduction.

12

Konstrukcyjne kompozyty polimerowe z napełniaczami węglowymi

Polok-Rubiniec M., Włodarczyk-Fligier A., Chmielnicki B., Jurczyk S.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2018

|

T. 24, Nr 5 (185)

5--14

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę kompozytów polimerowych z napełniaczami węglowymi. Materiały te są coraz częściej stosowane jako materiały konstrukcyjne, ze względu na swoje ciekawe właściwości, mogą stanowić konkurencję, w niektórych przypadkach nawet dla stali węglowych. W niniejszej pracy skupiono się na charakterystyce stosowanych napełniaczy węglowych: włókna węglowe i nanorurki węglowe, sadza, grafit, grafen, czysty węgiel kamienny i jego odmiany. Przedstawiono ich wpływ na właściwości różnych osnów polimerowych w zależności od zawartości napełniacza oraz możliwości aplikacyjne powstałych kompozytów.

EN

The paper presents the polymer composites with carbon fillers characterization. These materials are more and more often used as construction materials, because of their interesting properties, they can competitive, in some cases even with carbon steels. This paper focuses on the characterization of: carbon fibers, carbon nanotubes, carbon black, graphite, graphene, fine coal and it's varieties as carbon fillers phase. Their influence on the properties of various polymer matrices, depends on the filler content and application possibilities of the obtained composites were presented.

13

Estimation of the chemical specific surface area of catalytic nanoparticles by TEM images analysis

Pawlyta M., Sobel B., Liszka B.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2018

|

Vol. 87, nr 1

5--12

EN

Purpose: The purpose of this article is the development of quantitative methods for assessing the quality of nanocomposite materials used in fuel cells. Design/methodology/approach: latinum is the most commonly used catalyst in fuel cells, commonly in the form of nanoparticles deposited on the surface of carbon black. Due to the nanometric size of platinum particles, transmission electron microscopy can be applied to evaluate the produced catalysts. TEM image also allow to determinate the approximate value of the chemical specific surface area) of platinum nanoparticles, but only in case of spherical particles. Findings: In present work, taking into account additional assumptions resulting directly from the analysis of microscopic images, the method of estimation of the particle diameter and the chemical specific surface area for nonsymmetrical (elongated) nanoparticles is present. Research limitations/implications: The presented work presents a method for determining the specific surface of platinum, when their shape is elongated. It is worth noting that the modified formulas for determining the particle diameter and the value of the chemically active specific surface of the platinum nanoparticles of the elongated shape are equivalent to the formulas previously given for spherical particles, if the particle length and its diameter are equal. In this case, patterns for symmetric particles and more general (modified) patterns can be used interchangeably. Practical implications: Development of new and more effective catalysts for fuel cells. Originality/value: The significance of the presented work results from the possibility of using the described method in the catalyst studies during real catalytic processes. It allows comparing catalytic activity after the process, also in unusual conditions and in an aggressive environment, using minimal amounts of material.

14

Możliwości zastosowania poużytkowych tonerów w mieszankach kauczukowych

Dębek C.

Elastomery

|

2018

|

T. 22, nr 1

19--37

PL

W artykule przedstawiono właściwości odzyskanego na drodze recyklingu tonera stosowanego w drukarkach laserowych oraz właściwości mieszanek i wulkanizatów kauczuków SBR, NBR i EPDM zawierających toner w roli napełniacza. W celu porównania właściwości mieszanek i wulkanizatów wykonano analogiczne mieszanki zawierające sadze techniczne N330, N550 oraz N772. Uzyskane wyniki oceniono ze względu na możliwości aplikacji recyklingowego tonera jako napełniacza w wyrobach gumowych. Stwierdzono możliwość zastosowania tonera jako napełniacza w wulkanizatach NBR, ponieważ uzyskuje się zadowalające właściwości mechaniczne, poprawę właściwości przerobowych oraz odporności na starzenie cieplne.

EN

The paper presents the properties of recycled toner used in laser printers and the properties of rubber compounds and vulcanizates of SBR, NBR and EPDM rubbers containing toner as a filler. To compare the properties of rubber compounds and vulcanizates, analogous rubber mixes containing technical grade carbon blacks: N330, N550 and N772 were made. Obtained results were evaluated because of the possibility of recycling toner as a filler in rubber products. It has been found possible to use toner as a filler in NBR vulcanizates because it provides satisfactory mechanical properties, improvement of processing properties and resistance to thermal ageing.

15

Kompozyty gumowe zawierające napełniacz pozyskany w procesie recyklingu małogabarytowych elektrośmieci

Dębek C.

Elastomery

|

2018

|

T. 22, nr 3

187--199

PL

W poprzednim artykule przedstawiono właściwości odzyskanego w procesie recyklingu tonera stosowanego w drukarkach laserowych oraz właściwości standardowych mieszanek i wulkanizatów kauczuków SBR, NBR i EPDM zawierających toner w roli napełniacza. Jak wykazały badania, zastosowanie odzyskanego tonera jako napełniacza w mieszankach kauczuków niepolarnych, np. EPDM, nie jest celowe, chociaż wprowadzony w mniejszych ilościach może być plastyfikatorem mieszanek EPDM. Stwierdzono natomiast możliwość zastosowania tonera jako napełniacza w mieszankach NBR, w których uzyskuje się poprawę właściwości przerobowych oraz odporności na starzenie cieplne wulkanizatów. W niniejszej pracy opisano właściwości mieszanek kauczukowych i wulkanizatów o skorygowanym składzie kompozycji na bazie kauczuków SBR, EPDM, NBR i zawierających poużytkowy, odzyskany toner w roli napełniacza. Skład kompozycji skorygowano poprzez uwzględnienie żywicy zawartej w tonerze (ok. 65% mas) po stronie składnika polimerowego (kauczukowego) oraz uzupełnieniu całkowitej ilości napełniacza do wartości w mieszankach porównawczych.

EN

The previous article presents the properties of recycled toner used in laser printers and the properties of standard mixes and vulcanizates of SBR, NBR and EPDM rubber containing toner as a filler. Research has shown that the use of recycled toner as a filler in non-polar rubber blends, e.g. EPDM, is useless, although introduced in smaller amounts can be a plasticizer of EPDM blends. However, it has been possible to use toner as a filler in NBR mixtures in which the processing properties and resistance to thermal aging of vulcanizates are improved. This work describes the properties of rubber mixtures and vulcanizates with improved composition based on SBR, EPDM, NBR rubbers and containing post-consumer recovered toner as a filler. Composition formula was adjusted by taking into account the resin contained in the toner (about 65% by mass) on the polymeric (rubber) component side and filling the total amount of filler to the value in the comparative blends.

16

Modelling of regeneration and filtration mechanism in diesel particulate filter for development of composite regeneration emission control system

Kurien C., Srivastava A. K., Naudin J.

Archive of Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. LXV, nr 2

277--290

EN

Pre-treatment techniques employed for exhaust emission control of compression ignition engines were found to reduce the emission levels by small percentage only, failing to meet the required emission regulations. Post-treatment technique including diesel particulate ﬁltration, diesel oxidation catalysis and selective catalytic reduction is found to be an eﬀective solution. While the fuel-based regeneration of diesel particulate ﬁlter leads to uncontrolled combustion aﬀecting the durability of the ﬁlter. Development of an eﬀective regeneration system is one of the major technical challenges faced by automotive industry for meeting emission norms. A composite regeneration system with the application of microwave energy is proposed in this paper. As an initial phase, a three-dimensional model of the system is developed and its ﬂow analysisis carried out by considering the case of single channel ﬂow. Simulation of the regeneration process is also done by developing a Simulink model. The results of simulation showed that an engine running continuously for a period of 24 hours would require three regenerations.

17

Zastosowanie związków żelaza jako katalizatorów w procesie spalania lekkiego oleju opałowego

Wojtasik M., Żak G., Jakóbiec J.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 9

635--640

PL

Przeprowadzono badania skuteczności katalitycznej dwóch organicznych suspensji związków żelaza. Wykonano testy w warunkach rzeczywistych, spalając lekki olej opałowy uszlachetniony badanymi próbkami w kotle o mocy 80 kW. Analizowano skład spalin pod kątem zawartości CO, NOx, pyłów i niespalonych węglowodorów. Wykazano znaczne różnice w efektywności katalitycznej badanych próbek.

EN

Catalytic efficiency of two organic suspensions of iron compounds was tested. Real condition tests were performed by burning light heating oil treated with samples of tested suspensions in 80 kW power boiler. The exhaust gases were analyzed for CO, NOx, dust and unburnt hydrocarbon concentration. Significant differences in the catalytic efficiency of the samples tested were found.

18

Numerical investigation of temperature distribution in the furnace of a coal fired grate boiler in part load conditions

Więckowski Ł., Krawczyk P., Badyda K.

Journal of Power Technologies

|

2017

|

Vol. 97, nr 5

359--365

EN

Gas temperature distribution along the grate length in part load conditions is expected to be non-uniform and vary significantly from the nominal. The objective of this work was to simulate the combustion process inside the furnace of a WR-25 coal fired grate boiler at two part load conditions. The results obtained were then compared to on-site temperature profile measurements taken 0.8, 2 and 3.5 meters above the grate level. Numerical analysis was performed using a commercial CFD (computational fluid dynamics) code. Boundary conditions at the grate-freeboard interface were calculated with a black-box type model. Off-design air distribution along the grate was taken into account based on real unit inspection. Model predictions demonstrated a good overall qualitative match with measured temperature profiles, but a quantitative comparison shows a need for improvements in the modeling. It was also shown that more attention needs to be paid to the modeling of soot, as it has a major impact on predicted temperatures.

19

Korzystny czy szkodliwy wpływ sadzy na rośliny – badania modelowe

Bojko M., Lenart K., Warkiewicz E., Kalicka B., Chyc M., Olchawa-Pajor M., Latowski D.

Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska

|

2016

|

Vol. 18, nr 2

81--92

EN

The aim of the study was investogated the effect of selected types of soot on Arabidopsis thaliana in vitro culture. In experiments different type the soot were used: (1) formed in the presence of a commercial fuel additive containing significant quantities of sodium chloride and copper(II) sulfate(VI) (2) prepared by adding of the newly developed additive without NaCl and with triiron tetraoxide instead of copper and (3) prepared without additive. The soot were added to the culture media (to the root) or applied on the leaves. The parameters such as root length, fresh weight, photosynthetic efficiency (Fv / Fm), the concentration of photosynthetic pigments, index of tolerance (IT) were analyzed. The fresh weights of the investigated plants were comparable or slightly lower than the fresh weights of control plants. The values of the photosynthetic efficiency were comparable to the control when the soot were added to culture medium (to the root) or slightly lower when were applied on the leaves. However, content of photosynthetic pigments were higher than in control plants. The highest indexes of tolerance (even above 100%) were observed for plants growing on media containing the soot formed in the presence of additive with iron.

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu wybranych rodzajów sadzy na Arabidopsis thaliana w hodowlach in vitro. Stosowano sadzę powstałą: (1) w obecności komercyjnego dodatku paliwowego zawierającego chlorek sodu i siarczan(VI) miedzi(II), (2) dodatku nowoopracowanego zawierającego tetratlenek triżelaza i (3) bez dodatku. Sadze dodawano do pożywek hodowlanych (dokorzeniowo) lub nanoszono na blaszki liściowe (dolistnie) i analizowano parametry takie jak: długość korzenia, świeża masa, wydajność kwantowa fotosyntezy (Fv/Fm), stężenie barwników fotosyntetycznych, indeks tolerancji (IT). Świeża masa roślin była porównywalna lub nieco niższa niż roślin kontrolnych. Wartości wydajności kwantowej fotosyntezy były porównywalne z kontrolą gdy sadza była podawana dokorzeniowo lub nieco niższe, gdy stosowano ją dolistnie. Zawartość barwników fotosyntetycznych była wyższa niż w roślinach kontrolnych. Najwyższy indeks tolerancji (nawet powyżej 100%) charakteryzował rośliny rosnące na podłożach z dodatkiem sadzy powstałej w obecności katalizatora zawierającego żelazo.

20

Badania przydatności materiałów na retorty do niskotemperaturowego nawęglania stali austenitycznych

Żółciak T., Przywóski A., Lankiewicz K.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 4

190--195

PL

W pracy badano przydatność stali H17, 0H18N9, H25N20S2 i stopu 75Ni-25Cr w zastosowaniu na retorty pieców przeznaczonych do niskotemperaturowego nawęglania stali austenitycznych w atmosferach syntetycznych lub na bazie endogazu. Za kryteria oceny przyjęto skłonność materiału retorty do katalizowania reakcji gazowych i osadzania się sadzy oraz możliwość przeprowadzenia procesu nawęglania stali austenitycznej 0H18N9. Badania przeprowadzono w piecu z retortą stacjonarną zamkniętą pokrywą pieca z uszczelnieniem piaskowym, a także w retorcie przenośnej zainstalowanej w odrębnym piecu w przypadku badania przydatności retorty ze stali 0H18N9. W przypadku retorty stacjonarnej wykonanej ze stali 0H18N9 badano: a) wpływ rozcieńczenia endogazu azotem lub wodorem na osadzanie się sadzy w retorcie i stan folii Fe Armco po nagrzaniu retorty do temperatury 440°C; małe ilości sadzy w retorcie i czystą folię Fe Armco uzyskano w mieszaninach 42% endogazu z azotem i 33% endogazu z wodorem, b) wpływ utlenienia retorty w temperaturze 570°C na zmiany punktu rosy i osadzanie się sadzy po nagrzaniu utlenionej retorty do temperatury w zakresie 300÷470°C; w przypadku endogazu wzrastał punkt rosy wraz ze wzrostem temperatury, a sadza pojawiała się w strefie utlenionej powyżej 400°C; rozcieńczenie endogazu wodorem przesunęło granicę osadzania sadzy do wyższej temperatury, c) wpływ wstępnego utlenienia folii Fe Armco na skłonność do osadzania sadzy na jej powierzchni; przy nagrzewaniu w endogazie i wytrzymaniu w temperaturze 500°C przez 4 h stwierdzono, że sadza pojawiła się na foliach utlenianych w temperaturze 450°C i 530°C, natomiast nagrzewanie w mieszaninie H2–N2 i wygrzewanie w endogazie prowadziło do pojawienia się sadzy tylko na folii utlenionej w 520°C; na foliach utlenionych w temperaturze poniżej 450°C lub na nieutlenianych nie pojawiła się sadza. Ponadto przeprowadzono próby grzania, a także nawęglania w retorcie przenośnej wykonanej ze stali 0H18N9. Za pomocą techniki umożliwiającej szybkie nagrzewanie i studzenie retorty nie stwierdzono istotnego zanieczyszczenia wnętrza retorty sadzą, a próbki nie utleniały się. Twardość na powierzchni próbek nawęglanych wynosiła od 800 do 1100 HV0,05 zależnie od temperatury i czasu procesu. Na części próbek nawęglanych w endogazie wystąpiły miejsca pokryte sadzą. W przypadku retorty ze stopu 75Ni–25Cr badano zmiany zawartości H2 i punktu rosy po nagrzaniu retorty do temperatury 470°C w obecności różnych atmosfer syntetycznych i endogazu. Nikiel występujący w tym stopie silnie katalizował reakcję gazu wodnego (wzrost punktu rosy) od temperatury 300°C i dysocjację propanu powyżej temperatury 440°C. W próbkach nawęglanych nie uzyskano odpowiedniej twardości dla zadanych parametrów procesu. Retorta stacjonarna ze stali H17 ulegała łatwo utlenieniu w atmosferach o większej wilgotności. Próby nawęglania stali 0H18N9 wypadły negatywnie. Próby przeprowadzone w retorcie ze stali H25N20S2 nie wykazały osadzania się sadzy w badanym zakresie temperatury z atmosfery endotermicznej, a także z atmosfer z propanem. Nie uzyskano także odpowiednio dużej twardości w próbach nawęglania stali 0H18N9. Brak katalizujących właściwości tego materiału można przypisać obecności tlenków krzemu na jego powierzchni, które nie ulegają redukcji wodorem w tym zakresie temperatury. Z przeprowadzonych badań wynikało, że tylko stal 0H18N9 wykazała przydatność na retorty do procesu niskotemperaturowego nawęglania. Można powiedzieć, że materiał na retorty musi wykazywać pewną umiarkowaną właściwość katalizowania reakcji gazowych. Warunki takie spełniają stale typu Fe–Cr–Ni bez dodatków Si i Ti.

EN

In the article the usefulness of H17, 0H18N9, H25N20S2 steel and 75Ni–25Cr alloy in use on furnace retorts designed for low-temperature carburizing of austenitic steels in synthetic or endothermic atmospheres was investigated. As evaluation criterion was considered ability of the material to catalyse gaseous reactions and soot deposition and the possibility of carburizing process conducting for austenitic steel 0H18N9. The studies were conducted in furnace with stationary retort closed with a furnace cover with a sand seal, as well as in portable retort installed in a separate furnace in the case of studies of suitability of retort made of 0H18N9 steel. In the case of a stationary retort made of 0H18N9 steel were studied: a) effect of endogas dilution with nitrogen or hydrogen on soot deposition in retort and Armco foil state after retort heating at temperature 440°C; small amounts of soot in retort and clean Armco foil were obtained in a mixture of 42% endogas with nitrogen or 33% endogas with hydrogen, b) effect of the retort oxidation at temperature 570°C on changes of dew point and soot deposition after heating of oxidized retort to temperature in the range 300÷470; in the case of endogas, dew point increased with increasing temperature and soot appeared in the oxidized zone above 400°C; dilution of endogas with hydrogen shifted the boundary of soot deposition to a higher temperature, c) effect of preliminary oxidation of Armco iron foil on ability for soot deposition on its surface; during heating in endogas at temperature 500°C for 4 hours it was found that soot appeared on the foils oxidized at temperature 450°C and 530°C, while heating in mixture of H2–N2 in endogas led to the appearance of soot only on foil oxidized at temperature 520°C; on the foils oxidized at temperature below 450°C or not-oxidized soot didn’t occurred. In addition, attempts of heating and carburizing in portable retort made of 0H18N9 steel were conducted. When using technology enabling rapid heating and cooling of retort, no significant impurity of retort interior with soot and samples oxidation were observed. The surface hardness of carburized samples was equal to 800÷1100 HV0.05 depending on temperature and process time. On the part of samples carburized in endogas there appeared areas covered with soot. In the case of retort made of 75N–25Cr alloy were studied changes of H2 content and dew point after heating of retort to temperature 470°C in the presence of various synthetic and endogas atmospheres. Nickel present in this alloy strongly catalyse the reaction of water gas (dew point increase) from temperature 300°C and propane dissociation above temperature 440°C. During carburizing studies there was not achieved appropriate hardness for specified process parameters. Stationary retort made of H17 steel was oxidized easily in atmospheres with higher humidity. Carburizing attempts of 0H18N9 steel came out negatively. Studies carried out in retort made of H25N20S2 steel revealed no soot deposition in the considered temperature range from endothermic atmosphere, as well as propane atmosphere. There was also not obtained a sufficiently high hardness during carburizing studies of 0H18N9 steel. No catalysing properties of this material can be assigned to the presence of silicon oxides on its surface, which not undergo the reduction with hydrogen in this temperature range. The study showed that only 0H18N9 steel ensured the usefulness to retort for low-temperature carburizing. It can be said that the material for retort must have some moderate property to catalyse of the gaseous reaction. Such conditions fulfil Fe-Cr-Ni steels without additions of Si and Ti.