Печально известный скандал с Дизельгейтом, возможно, нанес ущерб популярности дизельного топлива в качестве топлива для легковых автомобилей, но оно по-прежнему остается предпочтительным топливом для многих грузовых и коммерческих автомобилей. Хотя альтернативные виды топлива могут в конечном итоге заменить дизельное топливо, их недостатки означают, что положение дизельного топлива в качестве основного топлива для тяжелых транспортных средств вряд ли будет поставлено под сомнение в ближайшее время.
Учитывая это, одним из главных приоритетов исследователей является снижение выбросов современных дизельных автомобилей. В современных дизельных двигателях уже используются сажевые фильтры (DPF) и рециркуляция выхлопных газов (EGR) для сокращения выбросов в выхлопные трубы. Тем не менее, эти технологии являются несовершенными решениями и иногда увеличивают количество одних загрязняющих веществ, одновременно сокращая количество других. Одним из наиболее многообещающих способов дальнейшего сокращения выбросов дизельного топлива является добавление воды в дизельное топливо. Есть несколько способов сделать это, но в статье 2025 года, опубликованной в журнале Carbon Research, утверждается, что наиболее эффективным является водно-дизельная эмульсия, или WiDE.
В документе обнаружено, что добавление небольшого количества воды в дизельное топливо может снизить содержание оксидов азота и твердых частиц в выбросах дизельного топлива на 67% и 68% соответственно. Однако, как и у любой другой технологии сокращения выбросов, есть некоторые ограничения, наиболее очевидным из которых является то, что вы не можете просто добавить немного воды в бак дизельного топлива, чтобы добиться того же эффекта.
Как создается WiDE?
Многие водители дизельных автомобилей уже имеют общее представление о том, что происходит, когда вода попадает в обычное дизельное топливо. Двигатель начинает работать на холостом ходу, из выхлопной трубы валит дым, а на приборной панели может появиться предупреждение «вода в топливе». Со временем такое попадание воды может даже вывести из строя различные компоненты. Эти проблемы возникают из-за того, что вода и дизельное топливо не смешиваются. Поэтому WiDE использует поверхностно-активные вещества, чтобы обойти эту проблему.
WiDE использует эмульгаторы, один конец молекулы которых притягивает дизельное топливо, а другой — воду. Это эффективно связывает воду и дизельное топливо, поэтому они не разделяются. Вода снижает температуру горения и улучшает насыщение кислородом, что сокращает выбросы. К сожалению, это лишь краткосрочное решение; этот эффект связывания со временем уменьшается, и в конечном итоге вода и дизельное топливо снова разделятся. Похожий эффект можно наблюдать в банке майонеза, в которой используется эмульгатор, удерживающий вместе масляные и водные элементы приправы. Если оставить его на достаточно долгое время, он отделится, и в результате вы получите очень неаппетитный результат.
В документе отмечается, что исследователи пока не знают, какая комбинация эмульгаторов лучше всего удерживает воду и дизельное топливо вместе дольше всего. Их все усилия на данный момент дали WiDE только 60-дневный срок годности. Это все еще намного короче, чем у обычного дизельного топлива, срок годности которого с добавлением стабилизаторов может составлять 12 месяцев и более.
Прежде чем WiDE будет коммерциализирован, предстоит еще много работы.
Короткий срок годности — лишь одна из нескольких проблем, в которых ученым еще предстоит разобраться. Еще одна большая проблема заключается в том, что исследователи расходятся во мнениях относительно оптимального соотношения воды и дизельного топлива. В исследованиях рассматривался широкий диапазон соотношений, от 3% до 40% содержания воды, с существенно разными результатами.
Влияние WiDE на производительность двигателя также неясно. Некоторые исследования показали, что добавление небольшого количества воды может немного улучшить крутящий момент и эффективность дизельного двигателя, в то время как другие исследования зафиксировали значительное падение обоих показателей. В документе предполагается, что небольшое увеличение производительности, отмеченное в некоторых исследованиях, может быть связано с эффектом «микровзрыва», когда вода испаряется во время сгорания. Это заставляет молекулы распадаться на части и улучшает топливовоздушную смесь в камере сгорания.
Столь же туманная картина возникает и относительно того, насколько WiDE на самом деле снижает различные типы выбросов. Хотя он явно снижает выбросы NOx, выводы относительно того, увеличиваются или уменьшаются уровни других загрязняющих веществ, таких как окись углерода и несгоревшие углеводороды, расходятся. Мы также недостаточно знаем о долгосрочной стабильности WiDE и ее влиянии на компоненты двигателя. Это еще далеко не идеальное решение, но у него есть большой потенциал, даже если водно-дизельные смеси пока не появятся на заправочных станциях.
