سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

بررسی تولید توان در فرایند احتراق دوگانه‌سوز (هیدروژن-دیزل-بیودیزل) در حضور افزودنی‌ ترکیبی اکسیژن‌دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
عبدالرضا مهین غفاری نیا 1
وحید رستم پور 2
محمدحسین عباسپور فرد 3
عادل رضوانی وند فنائی 2
آرش محبی 2
جواد زارعی 3
1 مهندسی بیوسیستم،دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
2 مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
3 مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
10.22034/jfnc.2026.547016.1443
چکیده
این مطالعه به بررسی ویژگی‌های عملکردی و انتشارآلاینده‌های یک موتور دوگانه سوز احتراق تراکمی با مصرف مخلوط‌های بیودیزل (B5 و B20)، گاز هیدروژن-اکسیژن (HHO) و یک افزودنی ترکیبی (ترکیبی از استین، اتانول، سولکتال و دی متیل کربنات) در شرایط بار کامل موتور می‌پردازد. در این پژوهش، آزمون‌های تجربی در یک موتور دیزل تک‌سیلندر با دور ثابت 1500 rpm و بار کامل انجام شد و ترکیب بهینه‌ی افزودنی‌ها با استفاده از طراحی آزمایش D-optimal در نرم‌افزار Design Expert تعیین شد. اندازه‌گیری‌های مربوط به توان ترمزی، مصرف سوخت ویژه ترمزی و غلظت آلاینده‌ها ‌(CO، CO₂، HC، NOx)  بر اساس استانداردهای ASTM انجام شد. نتایج نشان می‌دهد که در غیاب HHO و افزودنی ترکیبی، مخلوط سوختی دیزل و بیودیزل (B5 و B20) از نظر توان ترمزی و کارایی بهتر عمل می‌کند و آلاینده‌های کمتری تولید می‌کند را نشان می‌دهد. اما افزودن HHO باعث بهبود توان ترمزی و کاهش انتشار هیدروکربن‌های نسوخته و مونوکسیدکربن در مخلوط‌های بیودیزل، به ویژه در غلظت‌های پایین تر افزودنی ترکیبی شد. با این وجود انتشار دی اکسیدکربن برای مخلوط‌های بیودیزل در مقایسه با دیزل کمتر بود، حضور HHO منجر به بهبود انتشار اکسیدهای نیتروژن نیز شد. این یافته‌ها پتانسیل HHO را به‌عنوان یک تقویت‌کننده عملکرد در کاربردهای بیودیزل نشان می‌دهد و در عین حال بر نیاز به مدیریت دقیق انتشار اکسیدهای نیتروژن تأکید می‌کند. همچنین تأثیر افزودنی ترکیبی در شرایط خاص مانند انتشار هیدروکربن‌های نسوخته، یا انتشار اکسیدهای نیتروژن در درصدهای بالای به کارگیری بیودیزل (B20A6) بیشتر برجسته می‌شود که می‌تواند در شرایط بحرانی شرایط را بهبود دهد. با این حال می‌توان نمونه سوخت B5A2 را به‌طور نسبی به‌عنوان سوختی مناسب در درصدهای مختلف HHO از نقطه نظر انتشارات آلاینده‌های موتور پیشنهاد کرد

تازه های تحقیق

مطالعه حاضر به بررسی تأثیرات افزودنی ترکیبی (دارای محتوای استین، دی متیل کربنات، اتانول و سولکتال) در حضور افزودنی گازی HHO بر میزان انتشار آلاینده‌ها و ویژگی‌های عملکردی سوخت‌های دیزل، B5 و B20 در موتور دیزل پرداخت. مطابق با یافته‌های به دست آمده می‌توان عنوان کرد، حضور افزودنی گازی HHO و افزایش آن در شرایط احتراق به تنهایی می‌تواند برخی از ناکارامدی‌های سوخت دیزل، B5 و B20 را جبران کند. از طرفی دیگر در شرایط به کارگیری از افزودنی ترکیبی این جبران کمی بهبود می‌یابد. اما به نظر می‌رسد هنوز بالاترین تأثیر ناشی از افزودنی گازی HHO است. اما در شرایط خاص مانند انتشار هیدروکربن‌های نسوخته، یا انتشار اکسیدهای نیتروژن در درصدهای بالای به کارگیری بیودیزل (B20A6) می‌تواند موثر باشد. همچنین کاهش انتشار مونوکسیدکربن مشاهده شده با معرفی HHO با یافته‌های مطالعات مختلف که نقش هیدروژن را در ترویج احتراق تمیزتر با تسهیل اکسیداسیون کامل تر سوخت برجسته می‌کند، مطابقت دارد. با این حال، متعادل کردن مزایای کاهش انتشار مونوکسیدکربن با افزایش پتانسیل اکسیدهای نیتروژن، که اغلب با دمای احتراق بالاتر ناشی از افزودن هیدروژن همراه است، بسیار مهم است. این دو افزودنی (افزودنی گازی و ترکیبی) می‌توانند معایب همدیگر را در شرایط بحرانی پوشش دهند. اگرچه نتایج به‌دست‌آمده بیانگر اثر مثبت گاز HHO و افزودنی ترکیبی بر بهبود عملکرد و کاهش آلاینده‌های موتور دوگانه‌سوز است، اما این پژوهش دارای چند محدودیت است. نخست، آزمایش‌ها در شرایط بار کامل و دور ثابت (1500 rpm) انجام شده‌اند و رفتار موتور در بارهای جزئی و دورهای متغیر مورد بررسی قرار نگرفته است. دوم، اندازه‌گیری‌های تجربی محدود به پارامترهای خروجی گاز و مصرف سوخت بوده و تحلیل دقیق‌تر فرآیند احتراق بر اساس فشار داخل سیلندر یا نرخ آزادسازی حرارت صورت نگرفته است. همچنین، در این پژوهش تنها از یک سلول خشک کوچک برای تولید گاز HHO استفاده شد و ارزیابی بازده الکترولیز و مصرف توان آن در مقیاس بزرگ‌تر انجام نشد. شرایط محیطی مانند دما و رطوبت هوا در طول آزمایش ثابت نگه‌داشته شده و تأثیر آن‌ها بر عملکرد موتور بررسی نشده است. 

کلیدواژه‌ها
دیزل
بیودیزل
احتراق دوگانه سوز
افزودنی اکسیژن دار
هیدروژن
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating power generation in a dual-fuel combustion process (hydrogen-diesel-biodiesel) in the presence of a combined oxygenated additive

نویسندگان English

Abdolreza Mehin Ghaffari Nia 1
vahid Rostampour 2
MohammadHossein Abaspour Fard 3
Adel Rezvani Vand Fanayi 2
Arash Mohebbi 2
javad zareei 3
1 Biosystem engineering, urmia university, urmia, iran
2 Biosystems Mechanical Engineering, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
3 Biosystems Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده English

This study investigates the performance and emission characteristics of a dual-fuel engine running at full load on diesel, biodiesel blends (B5 and B20), hydrogen-oxygen (HHO) gas, and a blended additive (combination of acetone, ethanol, sulcatol, and dimethyl carbonate). Tests were conducted to evaluate key performance metrics, including brake power, brake-specific fuel consumption, and various emissions, including unburned hydrocarbons, carbon monoxide, carbon dioxide, and nitrogen oxides. The results show that if the effects of HHO and the blended additive are excluded, diesel consistently outperforms both biodiesel blends (B5 and B20) regarding braking power and efficiency and exhibits superior combustion properties. However, the addition of HHO improved the brake power and reduced the emission of unburned hydrocarbons and carbon monoxide in biodiesel blends, especially at lower concentrations of the combined additives. However, while CO2 emission was lower for biodiesel blends than diesel, the presence of HHO also improved NOx emissions. These findings demonstrate the potential of HHO as a performance enhancer in biodiesel applications while emphasizing the need for careful management of NOx emissions. Also, the effect of the combined additives in certain conditions, such as the emission of unburned hydrocarbons or the emission of nitrogen oxides in high percentages of using biodiesel (B20A6), is more prominent, which can improve the conditions in critical conditions. However, the B5A2 fuel sample can be relatively identified as a suitable fuel in different percentages of HHO from the point of view of engine emissions.

کلیدواژه‌ها English

Diesel
biodiesel
Dual fuel combustion
Oxygen additive
Hydrogen

تداوم مصرف سوخت‌های فسیلی و تأثیر آن‌ها بر آلودگی‌های زیست محیطی، محققان را به سمت یافتن منابع سوخت پاک سوق داده است. هیدروژن تنها سوخت تجدیدپذیری است که محتوای کربن ندارد[1]. بدیهی است که با کاهش کربن در سوخت، انتشار آلاینده‌های موتور (به جز اکسیدهای نیتروژن) کاهش می‌یابد [2] هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک و سازگار با محیط زیست [3،4]، یک منبع سوخت با محتوای انرژی قابل توجه است [5]. بر اساس گزارش آژانس بین‌المللی انرژی، «روندها و چشم‌اندازهای جهانی هیدروژن»، ارزش تجاری گاز هیدروژن در سال 2022 بیش از 154 میلیارد دلار بود [5].

هیدروژن را می‌توان با روش‌های الکتروشیمیایی، بیولوژیکی و ترموشیمیایی تولید کرد. مطلوب ترین روش برای تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب [6] با استفاده ازمنابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی است [7]. انرژی خورشیدی و آب بطور نسبی در سراسر جهان در دسترس هستند [9،8]. با این وجود لازم است هزینه تولید هیدروژن باید با استفاده از الکترولیز آب کاهش یابد. همچنین دوام، قابلیت اطمینان و ایمنی سیستم‌های تولید انرژی باید افزایش یابد [10].

در فرآیند الکترولیز آب، در حالت معمول، گازهای هیدروژن و اکسیژن به‌صورت جداگانه در دو الکترود تولید می‌شوند؛ هیدروژن در کاتد و اکسیژن در آند جمع‌آوری می‌شود. با این حال، در برخی سامانه‌های الکترولیز موسوم به مولد گاز هیدروکسی، گازهای تولیدی بدون جداسازی از یکدیگر به‌صورت ترکیب دو مول هیدروژن و یک مول اکسیژن از خروجی جمع‌آوری می‌شوند که به آن گاز هیدروکسی (HHO) یا براون گاز گفته می‌شود. این مخلوط پیش‌احتراقی به‌دلیل ماهیت واکنش‌پذیر خود، در برخی مطالعات تجربی به عنوان افزودنی احتراقی به سوخت‌های دیزل و بیودیزل تزریق می‌شود تا فرآیند احتراق بهبود یابد و راندمان ترمودینامیکی افزایش یابد [11]. گاز هیدروکسی را می‌توان از تمام سطوح الکترودها با استفاده از ژنراتورها یا مولد‌های نوع سلول مرطوب تولید کرد. اما مشکل اصلی این ژنراتورها تولید گرما و کاهش بازده تولید است. در ژنراتورهای نوع سلول خشک، آب بین الکترودها جریان دارد و گرمای کمتری تولید می‌کند. این نوع ژنراتورها از نوع کارآمدتری هستند [12]. در این روش معمولاً از NaOH یا KOH برای یونیزه کردن آب به عنوان الکترولیت استفاده می‌شود [13].

گاز هیدروکسی حاوی 1 مول هیدروژن و 2 مول اکسیژن است [14]. موتور دیزلی که از سوخت دیزل همرا با سوخت‌های گازی دیگرمانند گاز طبیعی، بیوگاز یا هیدروژن استفاده می‌کند، «موتور دیزل دوگانه‌سوز» نامیده می‌شود [16،15]. مطالعات نشان می‌دهد که استفاده از گاز HHO که ترکیبی از دو مول هیدروژن و یک مول اکسیژن است و مستقیماً از فرآیند الکترولیز آب بدون جداسازی گازها به‌دست می‌آید، می‌تواند فرآیند احتراق سوخت‌های دیزل را بهبود دهد. در این حالت، HHO به‌صورت گاز مکمل به مسیر ورودی هوا تزریق می‌شود، در حالی‌که سوخت اصلی همان دیزل یا مخلوط دیزل–بیودیزل است. حضور هم‌زمان هیدروژن و اکسیژن در HHO موجب تسریع احتراق اولیه، افزایش سرعت شعله، و بهبود بازده احتراق می‌شود، زیرا اکسیژن فعال موجود در گاز HHO در همان ناحیه‌ی احتراق مشارکت می‌کند و نیاز به اختلاط ثانویه را کاهش می‌دهد. بنابراین، هدف از استفاده از گاز هیدروکسی، ارتقای پایداری و کامل‌تر شدن فرآیند احتراق و در نهایت کاهش انتشار آلاینده‌ها است، نه جایگزینی کامل سوخت دیزل [14]. بنابراین می‌تواند فرآیند احتراق را در موتورهای دیزل بهبود بخشد. استفاده از هیدروژن باعث افزایش نسبت H/C سوخت و در نتیجه کاهش انتشار آلاینده‌های حاوی کربن می‌شود [17]. همچنین، سرعت انتشار گاز هیدروژن در هوا بسیار زیاد است، بنابراین ناهمگنی تزریق سوخت دیزل کاهش می‌یابد و مخلوط سوخت و هوا یکنواخت‌تر می‌شود[19،18].

همچنین سوخت بیودیزل می‌تواند عملکرد و آلایندگی موتورهای دیزلی را بهبود بخشد [21،20]. بیودیزل مانند هیدروژن یک سوخت تجدیدپذیر و پاک است [23،22]. استفاده از بیودیزل به طور قابل توجهی انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش می‌دهد [24]. مطالعات در زمینه احتراق بیودیزل نشان داده است که سوخت بیودیزل می‌تواند انتشار ذرات معلق، هیدروکربن‌های نسوخته (UHC) و مونوکسید کربن را کاهش دهد [26،25]. با این وجود بیودیزل در مقایسه با سوخت دیزل توان ترمزی کمتری نسبت به مقدار ارزش حرارتی سوخت تولید می‌کند. اکنون محققان به دنبال حل این مشکل هستند. یکی از راه‌های پیشنهادی استفاده از مواد افزودنی گازی با محتوای انرژی بالا مانند هیدروژن است [24].

دلیل انتشار بیشتر اکسیدهای نیتروژن در بیودیزل هیدروژنی که در موتور احتراق تراکمی کار می‌کند، در دسترس بودن اکسیژن اضافی و دمای بالای محفظه احتراق است. به منظور کاهش انتشار اکسیدهای نیتروژن روش‌های مختلفی نظیر EGR و استفاده ار انواع مختلف افزودنی‌ها در سوخت دیزل در حوزه موتورهای احتراق تراکمی انجام شده است [27،24].

امروزه به کارگیری افزودنی‌های اکسیژن‌دار در سوخت بیودیزل-دیزل باعث کاهش انتشارات موتور از جمله اکسیدهای نیتروژن و افزایش عملکرد موتور (توان موتور و بازده حرارتی موتور) شده است [29،28]. افزودنی‌های اکسیژن‌دار با افزایش محتوای اکسیژن مشارکت کننده در فرایند احتراق، می‌توانند بازدهی احتراق را افزایش و میزان مصرف سوخت را کاهش دهند؛ با این اقدام، بر اساس بقای جرم، میزان مصرف ماده با انرژی حرارتی  بالا کاهش و دمای محفظه احتراق کاهش می‌یابد. از میان افزودنی‌های اکسیژن‌دار، دی متیل کربنات و افزودنی‌های مشتق شده از گلیسرول پتانسیل بالایی برای افزایش عملکرد موتورهای اشتعال تراکمی و کاهش آلاینده‌های موتور به خصوص اکسیدهای نیتروژن از خود نمایش داده اند [31،30].

با بررسی‌های صورت گرفته مقالات تحقیقاتی محدودی بر روی افزودن دی متیل کربنات و افزودنی‌های مشتق شده از گلیسرول در موتور اشتعال تراکمی متمرکز بودند. به خصوص زمانی که دایره جستجوی مقالات را محدود به فرایند احتراق دوگانه‌سوز می‌کنیم، به کارگیری دی متیل کربنات و افزودنی‌های مشتق شده از گلیسرول به همراه سوخت حاوی دیزل-بیودیزل بسیار محدود می‌شود.

افزودنی‌های اکسیژن‌دار به دست آمده از گلیسرول می‌توانند ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و احتراق سوخت‌های دیزل و بنزین را بهبود بخشند [32]. این مواد شیمیایی همچنین می‌توانند احتراق نامطلوب سوخت‌های تجدیدپذیر جایگزین (مانند بیودیزل) را از بین ببرند [33]. افزودنی‌های مبتنی بر گلیسرول ممکن است اتمیزاسیون اولیه و تزریق سوخت را بهبود بخشند و در عین حال رسوبات در نوک انژکتور و اطراف آن و خوردگی و سایش موتور را کاهش دهند. این درحالی است که به کارگیری این افزودنی‌ها در فرایند احتراق دوگانه‌سوز با هیدروژن بسیار محدود بوده و منابع علمی منتشر شده کمی در این خصوص موجود است. به‌طور متوسط، افزودنی‌های مبتنی بر گلیسرول می‌توانند بازده حرارتی موتور دیزل با ترکیبات دیزل-بیودیزل را تا بیش از 3% بهبود بخشند و علاوه بر این مصرف سوخت ویژه ترمزی مخلوط‌های دیزل-بیودیزل را تا حدود 3% کاهش ‌دهند. این نتیجه را می‌توان به طور عمده به محتوای اکسیژن بالاتر این مواد افزودنی نسبت داد که باعث بهبود فرآیند احتراق می‌شوند [30]. به طور کلی، افزودنی‌های مبتنی بر گلیسرول می‌توانند فشار احتراق را (حدود 3%) کاهش دهند، سرعت انتشار گرما را (بیش از 5/5%) افزایش دهند، تاخیر احتراق (بیش از 13%) را کاهش دهند و مدت زمان احتراق را نسبت به مخلوط‌های دیزل-بیودیزل کوتاه کنند (حدود 35%) [30]. این تغییرات را می‌توان به ساختار اکسیژن‌دار این افزودنی‌ها نسبت داد که باعث تسریع واکنش‌های اکسیداسیون می‌شوند. اگرچه اتفاق آرای مشخصی در مورد اثرات افزودنی‌های مبتنی بر گلیسرول بر انتشار گازهای خروجی موتورهای اشتعال تراکمی وجود ندارد، اما میتوان به این جمع بندی رسید که این مواد اکسیژن‌دار می‌توانند با افزایش نسبت اکسیژن به سوخت به‌طور موثری با مسئله احتراق ناقص مقابله کنند [34، 35]. به عبارتی، افزودنی‌های مشتق شده از گلیسرول می‌توانند به‌طور قابل توجهی مونوکسیدکربن، دی اکسیدکربن، دوده و انتشار هیدروکربن‌های نسوخته را در حدود 5%  کاهش دهند [30]. اما اتفاق نظرمشخصی در مورد کاهش انتشار اکسیدهای نیتروژن در حضور این افزودنی‌ها وجود ندارد. بررسی‌ها نشان می‌دهند، امروزه از افزودنی‌های ترکیبی برای مقابله با معایب مختلف ترکیبات سوخت استفاده می‌شود. به طوریکه می‌توان درصدهای بهینه ای از افزودنی‌های مختلف در ترکیبات سوخت‌ها را جستجو نمود که موجب دستیابی به رفتار مد نظر در موتورهای احتراق تراکمی می‌شود [36-38]. بر این اساس، پژوهش حاضر در نظر دارد ترکیب بهینه ای از افزودنی‌های مشتق شده از گلیسیرین (استین، و سولکتال)، اتانول (به دلیل بهبود ویژگی‌های احتراقی) و دی متیل کربنات (به دلیل کاهش قابل توجه انتشار اکسیدهای نیتروژن) پیدا کند. گام بعدی به کارگیری این افزودنی ترکیبی بهینه در فرایند احتراق دوگانه‌سوز (دیزل-بیودیزل-هیدروژن) است. در ادامه به بررسی پارامترهای موثر در رسیدن به تولید توان پایدار پرداخته می‌شود. پایداری تولید توان در احتراق موتورهای احتراق تراکمی دوگانه‌سوز که با افزودنی‌های مبتنی بر گلیسرول، افزودنی‌های اکسیژن‌دار و سوخت گازی هیدروژن کار می‌کنند به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است.

[1] V. Knop, A. Benkenida, S. Jay, and O. Colin, "Modelling of combustion and nitrogen oxide formation in hydrogen-fuelled internal combustion engines within a 3D CFD code," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 33, no. 19, pp. 5083–5097, 2008.
[2] N. Saravanan, G. Nagarajan, C. Dhanasekaran, and K. Kalaiselvan, "Experimental investigation of hydrogen port fuel injection in DI diesel engine," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 32, no. 16, pp. 4071–4080, 2007.
[3] I. Dincer, "Environmental and sustainability aspects of hydrogen and fuel cell systems," Int. J. Energy Res., vol. 31, no. 1, pp. 29–55, 2007.
[4] A. C. Yilmaz, E. Uludamar, and K. Aydin, "Effect of hydroxy (HHO) gas addition on performance and exhaust emissions in compression ignition engines," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 35, no. 20, pp. 11366–11372, 2010.
[5] H. T. Arat, "Simulation of diesel hybrid electric vehicle containing hydrogen enriched CI engine," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 44, no. 20, pp. 10139–10146, 2019.
[6] M. K. Baltacioglu, H. T. Arat, M. Özcanli, and K. Aydin, "Experimental comparison of pure hydrogen and HHO (hydroxy) enriched biodiesel (B10) fuel in a commercial diesel engine," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 41, no. 19, pp. 8347–8353, 2016.
[7] I. Trujillo-Olivares, F. Soriano-Moranchel, L. A. Álvarez-Zapata, R. de Guadalupe González-Huerta, and J. M. Sandoval-Pineda, "Design of alkaline electrolyser for integration in diesel engines to reduce pollutants emission," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 44, no. 47, pp. 25277–25286, 2019.
[8] A. S. Ramadhas, "Fuels and trends," Altern. Fuel. Transp., vol. 1, 2016.
[9] R. Cammack, M. Frey, and R. Robson, Hydrogen as a Fuel: Learning from Nature. CRC Press, 2001.
[10] M. S. Yadav, S. Sawant, J. A. Anavkar, and H. V. Chavan, "Investigations on generation methods for oxy-hydrogen gas, its blending with conventional fuels and effect on the performance of internal combustion engine," J. Mech. Eng. Res., vol. 3, no. 9, pp. 325–332, 2011.
[11] T. Arjun, K. Atul, A. P. Muraleedharan, P. A. Walton, P. Bijinraj, and A. A. Raj, "A review on analysis of HHO gas in IC engines," Mater. Today: Proc., vol. 11, pp. 1117–1129, 2019.
[12] A. Sudrajat, E. M. Handayani, N. Tamaldin, and A. K. M. Yamin, "Principle of generator HHO hybrid multistack type production technologies to increase HHO gas volume," in SHS Web of Conferences, vol. 49, EDP Sciences, 2018.
[13] T. M. Ismail, K. Ramzy, M. Abelwhab, B. E. Elnaghi, M. A. El-Salam, and M. Ismail, "Performance of hybrid compression ignition engine using hydroxy (HHO) from dry cell," Energy Convers. Manage., vol. 155, pp. 287–300, 2018.
[14] P. Selvi Rajaram, A. Kandasamy, and P. J. Arokiasamy Remigious, "Effectiveness of oxygen enriched hydrogen-HHO gas addition on direct injection diesel engine performance, emission and combustion characteristics," Therm. Sci., vol. 18, no. 1, 2014.
[15] E. Akbarian and B. Najafi, "A novel fuel containing glycerol triacetate additive, biodiesel and diesel blends to improve dual-fuelled diesel engines performance and exhaust emissions," Fuel, vol. 236, pp. 666–676, 2019.
[16] E. Akbarian, B. Najafi, M. Jafari, S. Faizollahzadeh Ardabili, S. Shamshirband, and K.-W. Chau, "Experimental and computational fluid dynamics-based numerical simulation of using natural gas in a dual-fueled diesel engine," Eng. Appl. Comput. Fluid Mech., vol. 12, no. 1, pp. 517–534, 2018.
[17] S. Szwaja and K. Grab-Rogalinski, "Hydrogen combustion in a compression ignition diesel engine," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 34, no. 10, pp. 4413–4421, 2009.
[18] T. M. Ismail, K. Ramzy, M. Abelwhab, B. E. Elnaghi, M. Abd El-Salam, and M. Ismail, "Performance of hybrid compression ignition engine using hydroxy (HHO) from dry cell," Energy Convers. Manage., vol. 155, pp. 287–300, 2018.
[19] T. M. Ismail, K. Ramzy, B. E. Elnaghi, T. Mansour, M. Abelwhab, M. A. El-Salam, et al., "Modelling and simulation of electrochemical analysis of hybrid spark-ignition engine using hydroxy (HHO) dry cell," Energy, vol. 181, pp. 1–14, 2019.
[20] S. F. Ardabili, B. Najafi, M. Aghbashlo, Z. Khounani, and M. Tabatabaei, "Performance and emission analysis of a dual-fuel engine operating on high natural gas substitution rates ignited by aqueous carbon nanoparticles-laden diesel/biodiesel emulsions," Fuel, vol. 294, p. 120246, 2021.
[21] H. Karimmaslak, B. Najafi, S. S. Band, S. Ardabili, F. Haghighat-Shoar, and A. Mosavi, "Optimization of performance and emission of compression ignition engine fueled with propylene glycol and biodiesel–diesel blends using artificial intelligence method of ANN-GA-RSM," Eng. Appl. Comput. Fluid Mech., vol. 15, no. 1, pp. 413–425, 2021.
[22] M. Ozcanli, H. Serin, K. Aydin, and S. Serin, "Ricinus Communis (Castor Oil) methyl ester as a natural additive for biodiesel fuels," Energy Educ. Sci. Technol. Part A, vol. 27, pp. 331–336, 2011.
[23] D. Reece and C. Peterson, "Acute toxicity of biodiesel to freshwater and marine organisms," National Renewable Energy Lab., Golden, CO, USA, Rep., 1995.
[24] A. Rimkus, J. Matijošius, M. Bogdevičius, Á. Bereczky, and Á. Török, "An investigation of the efficiency of using O2 and H2 (hydrooxile gas-HHO) gas additives in a CI engine operating on diesel fuel and biodiesel," Energy, vol. 152, pp. 640–651, 2018.
[25] B. Najafi, E. Akbarian, S. M. Lashkarpour, M. Aghbashlo, H. S. Ghaziaskar, and M. Tabatabaei, "Modeling of a dual fueled diesel engine operated by a novel fuel containing glycerol triacetate additive and biodiesel using artificial neural network tuned by genetic algorithm to reduce engine emissions," Energy, vol. 168, pp. 1128–1137, 2019.
[26] B. Najafi, S. Faizollahzadeh Ardabili, S. Shamshirband, K.-W. Chau, and T. Rabczuk, "Application of ANNs, ANFIS and RSM to estimating and optimizing the parameters that affect the yield and cost of biodiesel production," Eng. Appl. Comput. Fluid Mech., vol. 12, no. 1, pp. 611–624, 2018.
[27] B. Subramanian and V. Thangavel, "Experimental investigations on performance, emission and combustion characteristics of Diesel-Hydrogen and Diesel-HHO gas in a Dual fuel CI engine," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 45, no. 46, pp. 25479–25492, 2020.
[28] V. N. Adrian, N. D. Catalin, and C. Radu, "On some possible effects of using renewable oxygenated fuels in a large marine diesel engine," Energy Rep., vol. 8, pp. 966–977, 2022.
[29] F. H. Shoar, B. Najafi, and A. Mosavi, "Effects of triethylene glycol mono methyl ether (TGME) as a novel oxygenated additive on emission and performance of a dual-fuel diesel engine fueled with natural gas-diesel/biodiesel," Energy Rep., vol. 7, pp. 1172–1189, 2021.
[30] R. Sedghi, H. Shahbeik, H. Rastegari, S. Rafiee, W. Peng, A.-S. Nizami, et al., "Turning biodiesel glycerol into oxygenated fuel additives and their effects on the behavior of internal combustion engines: A comprehensive systematic review," Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 167, p. 112805, 2022.
[31] L. Aguado-Deblas, J. Hidalgo-Carrillo, F. M. Bautista, C. Luna, J. Calero, A. Posadillo, et al., "Evaluation of dimethyl carbonate as alternative biofuel: performance and smoke emissions of a diesel engine fueled with diesel/dimethyl carbonate/straight vegetable oil triple blends," Sustainability, vol. 13, no. 4, p. 1749, 2021.
[32] P. Verma, S. Stevanovic, A. Zare, G. Dwivedi, T. Chu Van, M. Davidson, et al., "An overview of the influence of biodiesel, alcohols, and various oxygenated additives on the particulate matter emissions from diesel engines," Energies, vol. 12, no. 10, p. 1987, 2019.
[33] L. Xu, Y. Wang, and D. Liu, "Effects of oxygenated biofuel additives on soot formation: A comprehensive review of laboratory-scale studies," Fuel, vol. 313, p. 122635, 2022.
[34] N. Rahmat, A. Z. Abdullah, and A. R. Mohamed, "Recent progress on innovative and potential technologies for glycerol transformation into fuel additives: A critical review," Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 14, no. 3, pp. 987–1000, 2010.
[35] M. R. Monteiro, C. L. Kugelmeier, R. S. Pinheiro, M. O. Batalha, and A. da Silva César, "Glycerol from biodiesel production: Technological paths for sustainability," Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 88, pp. 109–122, 2018.
[36] A. Cornejo, I. Barrio, M. Campoy, J. Lázaro, and B. Navarrete, "Oxygenated fuel additives from glycerol valorization. Main production pathways and effects on fuel properties and engine performance: A critical review," Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 79, pp. 1400–1413, 2017.
[37] M. G. Bidir, N. Millerjothi, M. S. Adaramola, and F. Y. Hagos, "The role of nanoparticles on biofuel production and as an additive in ternary blend fuelled diesel engine: A review," Energy Rep., vol. 7, pp. 3614–3627, 2021.
[38] P. Sharma, M. P. Le, A. Chhillar, Z. Said, B. Deepanraj, D. N. Cao, et al., "Using response surface methodology approach for optimizing performance and emission parameters of diesel engine powered with ternary blend of Solketal-biodiesel-diesel," Sustain. Energy Technol. Assess., vol. 52, p. 102343, 2022.
[39] F. Hashemi, R. Pourdarbani, S. Ardabili, and J. L. Hernandez-Hernandez, "Life Cycle Assessment of a Hybrid Self-Power Diesel Engine," Agric. Eng. Int.: CIGR J., vol. 26, no. 1, pp. 17–28, 2023.
[40] T. Krexner, I. Kral, A. Gronauer, F. J. Medel-Jiménez, and A. Bauer, "Comparison of a system expansion and allocation approach for the handling of multi-output processes in life cycle assessment–a case study for nano-cellulose and biogas production from elephant manure," Die Bodenkultur: J. Land Manag. Food Environ., vol. 72, no. 3, pp. 113–121, 2022.
[41] C. Ternel, A. Bouter, and J. Melgar, "Life cycle assessment of mid-range passenger cars powered by liquid and gaseous biofuels: Comparison with greenhouse gas emissions of electric vehicles and forecast to 2030," Transp. Res. D: Transp. Environ., vol. 97, p. 102897, 2021.
[42] B. J. Bora, P. Sharma, B. Deepanraj, and Ü. Ağbulut, "Investigations on a novel fuel water hyacinth biodiesel and Hydrogen-Powered engine in Dual-Fuel Model: Optimization with I-optimal design and desirability," Fuel, vol. 345, p. 128057, 2023.
[43] E. G. Varuvel, "Effect of premixed hydrogen on the performance and emission of a diesel engine fuelled with prunus amygdalus dulcis oil," Fuel, vol. 341, p. 127576, 2023.
[44] K. B. Parimi, B. Sukhvinder Kaur, S. V. P. Lankapalli, and J. Sagari, "Investigation on a diesel engine fueled with hydrogen‐compressed natural gas and Kusum seed biodiesel: Performance, combustion, and emission approach," Heat Transf., vol. 51, no. 1, pp. 1-18, 2022.
[45] S. S. Halewadimath, N. R. Banapurmath, V. Yaliwal, V. Gaitonde, T. Y. Khan, C. Vadlamudi, et al., "Experimental Investigations on Dual-Fuel Engine Fueled with Tertiary Renewable Fuel Combinations of Biodiesel and Producer—Hydrogen Gas Using Response Surface Methodology," Sustainability, vol. 15, no. 5, p. 4483, 2023.
[46] S. Ramalingam, M. DhakshinaMoorthy, and S. Subramanian, "Effect of natural antioxidant additive on hydrogen-enriched biodiesel operated compression ignition engine," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 47, no. 48, pp. 20771–20783, 2022.
[47] M. J. Eslami, B. Hosseinzadeh Samani, S. Rostami, R. Ebrahimi, and A. Shirneshan, "Investigating and optimizing the mixture of hydrogen-biodiesel and nano-additive on emissions of the engine equipped with exhaust gas recirculation," Biomass Convers. Biorefin., pp. 1–12, 2022.
[48] E. Tosun and M. J. Özcanlı, "Hydrogen enrichment effects on performance and emission characteristics of a diesel engine operated with diesel-soybean biodiesel blends with nanoparticle addition," Int. J. Automot. Sci. Technol., vol. 24, no. 3, pp. 648–654, 2021.
[49] M. Elkelawy, S. E.-d. H. Etaiw, H. A.-E. Bastawissi, M. I. Ayad, A. M. Radwan, and M. M. Dawood, "Diesel/biodiesel/silver thiocyanate nanoparticles/hydrogen peroxide blends as new fuel for enhancement of performance, combustion, and Emission characteristics of a diesel engine," Energy, vol. 216, p. 119284, 2021.
[50] S. Faizollahzadeh Ardabili, B. Najafi, M. Alizamir, A. Mosavi, S. Shamshirband, and T. Rabczuk, "Using SVM-RSM and ELM-RSM approaches for optimizing the production process of methyl and ethyl esters," Energies, vol. 11, no. 11, p. 2889, 2018.
[51] M. Galal, M. A. Aal, and M. El Kady, "A comparative study between diesel and dual-fuel engines: Performance and emissions," Combust. Sci. Technol., vol. 174, no. 11-12, pp. 241–256, 2002.
[52] S. Dev, H. Guo, and B. Liko, "A Study on the High Load Operation of a Natural Gas-Diesel Dual-Fuel Engine," Front. Mech. Eng., vol. 6, p. 545416, 2020.
[53] S. Amid, M. Aghbashlo, M. Tabatabaei, A. Hajiahmad, B. Najafi, H. S. Ghaziaskar, et al., "Effects of waste-derived ethylene glycol diacetate as a novel oxygenated additive on performance and emission characteristics of a diesel engine fueled with diesel/biodiesel blends," Energy Convers. Manage., vol. 203, p. 112245, 2020.
[54] M. K. Baltacioglu, R. Kenanoglu, and K. Aydın, "HHO enrichment of bio-diesohol fuel blends in a single cylinder diesel engine," Int. J. Hydrogen Energy, vol. 44, no. 34, pp. 18993–19004, 2019.
[55] S. O. Bitire and T.-C. Jen, "Performance and emission analysis of a CI engine fueled with parsley biodiesel–diesel blend," Mater. Renew. Sustain. Energy, vol. 11, no. 2, pp. 143–153, 2022.
[56] B. Subramanian, T. Venugopal, M. Feroskhan, and R. Sivakumar, "Emission characteristic of a dual fuel compression ignition engine operating on diesel+ hydrogen & diesel+ HHO gas with same energy share at idling condition," in IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., vol. 573, IOP Publishing, 2020.
[57] A. Hashemi-Nejhad, B. Najafi, S. Ardabili, G. Jafari, and A. Mosavi, "The Effect of Biodiesel, Ethanol, and Water on the Performance and Emissions of a Dual-Fuel Diesel Engine with Natural Gas: Sustainable Energy Production through a Life Cycle Assessment Approach," Int. J. Energy Res., vol. 47, no. 1, 2023.
[58] D. L. Loo, Y. H. Teoh, H. G. How, J. S. Teh, L. C. Andrei, S. Starčević, and F. Sher, "Applications characteristics of different biodiesel blends in modern vehicles engines: a review," Sustainability, vol. 13, no. 17, p. 9677, 2021.
[59] A. Diané, G. W. Yomi, S. Zongo, T. Daho, and H. Jeanmart, "Characterization, at Partial Loads, of the Combustion and Emissions of a Dual-Fuel Engine Burning Diesel and a Lean Gas Surrogate," Energies, vol. 16, no. 15, p. 5587, 2023.