یکی از شرکت‌های دانش‌بنیان کشور موفق شد تا با استفاده از نانوکاتالیست‌ها، یک سیستم گرمایشی بدون شعله را برای ایجاد حرارت تولید کند. به گفته محققان این شرکت دانش‌بنیان، راندمان عملکرد این سیستم در شرایط عادی بیش از 95 درصد است. این طرح ارائه شده با هدف توسعه و تولید صنعتی در برنامه نانو مچ ستاد توسعه فناوری نانو مورد پذیرش قرار گرفته است.
امروزه با پیشرفت علم و توسعه فناوری‌های تولید انرژی در کشور، روش‌های مختلفی برای تولید حرارت وجود دارد که توسط شرکت‌های مختلف قابل استفاده هستند. بیشتر سیستم‌های موجود یا بازده انرژی پایینی دارند و یا به گونه‌ای عمل می‌کنند که علاوه بر تولید انرژی، آلاینده‌های زیادی را نیز در محیط زیست منتشر می‌کنند.
علت اصلی تولید آلاینده ها در محیط
یکی از دلایل اصلی برای تولید این نوع آلاینده‌ها، دمای بالای شعله در حین سوختن است. در احتراق سوخت‌های فسیلی شعله وجود دارد و همین امر باعث می‌شود تا در مناطقی پر خطر مانند ایستگاه‌های نفت و گاز، انرژی حرارتی تولیدی به صورت مستقیم قابل استفاده نباشد.
بهترین راه در این حالت این است که به دنبال یک روش جایگزین باشیم. روشی که با استفاده از آن از یک سو احتراق در دمای پایین انجام گیرد، که با این روش اکسیدهای نیتروژن تولید نمی‌شود و از سوی دیگر سوختن باید به صورت کامل اتفاق افتد، با حداکثر راندمان و بدون تشکیل شعله؛ بنابزاین برای موفقیت در انجام این کار روش اصلی استفاده از کاتالیست در واکنش احتراق سوخت است.
جزئیات تولید یک سیستم گرمایشی بدون شعله در کشور
گفتیم که برای سوختن کامل و به دست آمدن راندمان بالا، استفاده از کاتالیست‌ها در واکنش احتراق سوخت ضروری است. بدین منظور در یکی از شرکت‌های دانش‌بنیان کشور، محققان موفق شدند تا یک سیستم گرمایشی بدون شعله را برای رفع این چالش عرضه نمایند. هیترهای تابشی که در این سیستم گرمایشی بدون شعله وجود دارند، از پدیده احتراق کاتالیستی، سوخت‌هایی مانند گازهای طبیعی پروپان و بوتان در دمای پایین، بدون تشکیل شعله و تولید هیچ آلاینده‌ای، نزدیک به صفر و با ایمنی بالا در یک لایه کاتالیستی حاوی نانو ذرات کاتالیست، با اکسیژن واکنش می‌دهند.
حاصل این واکنش اتفاق افتاده، دی اکسید کربن، بخار آب و انرژی تابش مادون قرمز ساطع شده از سطح هیتر است که برای کاربردهای گرمایشی استفاده می‌شود. نتایج این طرح نشان می‌دهد که هیترهای تابشی کاتالیستی قادر هستند تا گاز طبیعی و یا گاز کپسول را در محدوده دمایی بین 400 تا 450 درجه سانتی‌گراد و بدون وجود هیچ شعله‌ای بسوزانند. در شرایط عادی راندمان عملکرد این سیستم‌ها بالای 95 درصد اعلام شده است.
احتراق کامل سوخت و عدم نیاز به دودکش در این حالت از دلایل اصلی این امر است. همچنین در این سیستم گرمایشی بدون شعله، حدود 80 درصد از گاز ورودی که به پنل می‌رود، به انرژی تابشی تبدیل می‌گردد و بقیه گرمای تولید شده نیز از طریق هدایت و جایجایی به اطراف هیتر منتقل می‌گردد. در حالت کلی دمای سطح پنل، با افزایش یافتن دبی سوخت، افزایش می‌یابد. همچنین این امکان وجود دارد تا در شرایط کاری مختلف، با CO تولید شده کمتر از5PPM و بدون تولید هیچ آلاینده‌ای بتواند مانند ناکس عمل کند.
این هیتر در دو مدل مختلف فن‌دار و ساده قابل تولید است. ظرفیت نمونه‌های ساده این هیتر، حدود 2 تا 32 کیلووات و ظرفیت نمونه فن‌دار آن حدود 20 تا 40 کیلووات بر ساعت است. همچنین براساس نتایج آنالیزهای نانویی می‌توان به این نتیجه رسید که وجود خواص منحصر به فرد نانو کاتالیست‌ها، به دلیل سوختن گاز طبیعی بر روی آن و همچنین ابعاد آنهاست که حدود 50 نانو متر است. این نانو کاتالیست‌ها می‌توانند تا بر پایه الیاف مانند خود، سطوح فعال واکنشی را ایجاد کنند.
مزایای استفاده از هیتر تابشی در صنایع مختلف
هیترهای تابشی در صنایع مختلف مزایای مختلفی نیز دارند. استفاده از هیترهای تابشی در صنایع رنگ باعث می‌شود تا فرآیند خشک کردن تا 3 برابر سریع‌تر شود و طول کوره‌های رنگ نیز تا یک سوم کوتاه‌تر گردد. که البته واضح است که این امر می‌تواند باعث کاهش مصرف سوخت و همچنین صرفه‌جویی در مصرف انرژی گردد.
مهمترین نوآوری سیستم گرمایشی بدون شعله
نوآوری مهمی که در این محصول در نظر گرفته شده است، حذف شعله از فرآیند احتراق است. این امر باعث شده تا ایمنی این سیستم تا حد بسیار زیادی افزایش پیدا کند. همچنین این سیستم گرمایشی بدون شعله در مقایسه با سایر سیستم‌های مرسوم، راندمان بیشتری نیز دارد. به دلیل اینکه در این سیستم از تغییر و ترکیب نانو ذرات کاتالیست استفاده شده است، کاهش بیشتر آلاینده‌ها را نیز در آن شاهد هستیم.
چون در این سیستم گرمایشی، شعله حذف شده است، آلایندگی کمتری دارد و همچنین نیازی به دودکش نیست و ایمنی آن نیز بالاست و این امکان وجود دارد که بتوان از آن در محیط‌های پرخطر نیز استفاده نمود. راندمان این سیستم بالای 95 درصد است و احتراق کامل گاز طبیعی در آن وجود دارد و پس از آغاز به کار، تا حداکثر 10 دقیقه، می‌تواند سریعا به شرایط کارکرد عادی برسد.
در صنعت نفت و گاز می‌توان از این محصول به عنوان جایگزین هیترهای حمانی و هیترهای برقی استفاده کرد. همچنین برای جلوگیری از یخ زدگی تجهیزات، کوره‌های رنگ آمیزی به عنوان جایگزین کوره‌های سنتی هوای داغ، گرمایش سوله‌ها و کارگاه‌ها می‌توان از این محصول استفاده کرد.
.
منبع: isna
