现在，尼日利亚的研究人员表示，一个出人意料的简单解决方案可能有助于解决这一问题。根据对全球研究的综述，将少量水混入柴油中，可以显著减少有害排放，同时保持甚至在某些情况下提高发动机性能。
来自奥韦里联邦理工大学的研究团队考察了有关“柴油水乳化液”（WiDE）技术的证据，该技术将微小水滴混入柴油中。他们的发现表明，这种相对简单的燃料改性方法可以提供一种实用的途径，在不进行昂贵重新设计的情况下使柴油发动机更加清洁。
为何柴油污染是一个挑战
尽管柴油发动机有许多优势，但它们会产生大量的污染物。其中最令人担忧的是氮氧化物（通常称为 NOx）和颗粒物。
氮氧化物会导致烟雾形成并刺激肺部，而颗粒物由微小的粒子组成，可被吸入呼吸系统深处。接触这些污染物与呼吸道疾病及其他健康问题有关。柴油排放也在气候相关的环境影响中起作用。
现代柴油车通常依赖催化转化器和颗粒捕集器等技术来减少污染。虽然有效，但这些系统会增加发动机的复杂性和成本。研究人员表示，柴油水乳化技术可能提供一种更简单的补充手段。
柴油水乳化燃料的工作原理
乍一看，向柴油中加水似乎有悖常理。水和燃料通常被认为是发动机内的糟糕组合。
关键在于水并不是简单地倒入油箱中。相反，利用被称为表面活性剂的化合物，微小的水滴均匀地分散在柴油中。表面活性剂起着稳定剂的作用，帮助水悬浮在燃料中，防止混合物分离。根据该综述，配方得当的乳化液可以保持稳定长达六十天。
当燃料喷入发动机并点燃时，会发生一些不寻常的现象。被包裹的水迅速转化为蒸汽。这种突然的膨胀产生了研究人员所说的“微爆”，将燃料破碎成更细小的液滴，并改善其与空气的混合方式。
更好的混合导致更完全的燃烧。同时，水的存在有助于降低发动机内部的峰值燃烧温度。这种组合带来了两个重要的益处。较低的温度减少了氮氧化物的形成，而更完全的燃烧减少了碳烟和颗粒物排放。
大幅减排与更高效率
研究人员综述的研究报告了令人印象深刻的结果。
与传统柴油相比，柴油水乳化技术减少了高达百分之六十七的氮氧化物排放和高达百分之六十八的颗粒物排放。
其益处不仅限于更清洁的尾气。许多实验还发现制动热效率有所提高，这是衡量发动机将燃料能量转化为有用机械功率有效性的指标。更高的效率意味着更多的燃料能量被用于做功，而不是作为热量流失。
“柴油水乳化液是使柴油发动机更清洁的一种实用且经济有效的方法，”主要作者 Chukwuemeka Fortunatus Nnadozie 博士说。“因为该技术不需要重新设计发动机，它为发展中国家和发达国家都提供了一条通往低排放的直接路径。”
表面活性剂的关键作用
WiDE 技术成功的一个主要因素是表面活性剂的选择。
这些化学物质使得水和柴油这两种通常不相溶的物质能够均匀分布在燃料中。如果乳化液变得不稳定，性能和安全性可能会受到影响。
研究人员发现，使用表面活性剂组合通常能产生最稳定的燃料混合物和最佳的燃烧性能。选择正确的表面活性剂配方被认为是使该技术有效运作的最重要方面之一。
通往更清洁交通的桥梁
尽管结果令人鼓舞，但研究人员强调仍需进行更多研究。未来的工作有助于确定最有效的表面活性剂组合，并确定长期使用柴油水乳化液对发动机部件的影响。
该团队还指出，WiDE 并不一定旨在取代其他清洁燃料技术。相反，它可以与生物柴油和先进排放控制系统等方法协同工作，以进一步减少污染并支持气候目标。
“这项技术可以弥合传统柴油使用与更清洁能源未来之间的差距，”合著者 Emeka Emmanuel Oguzie 教授说。“通过适当的配方和测试，它可能成为可持续交通和工业动力系统的重要组成部分。”
对于继续依赖柴油动力的行业来说，简单的水与燃料混合可能提供一条通往更清洁空气的意想不到的有效途径。