Повышение несущей способности этанола как компонента альтернативного моторного топлива: эксперимент и молекулярное моделирование

Abstract

Синтезировано основание Шиффа, содержащее фрагменты D-глюкозы и бензойной кислоты. Показано, что введение этой добавки в этиловый спирт — компонент альтернативного топлива — существенно (в 1,7–3,6 раза) повышает его несущую способность. Методом полноатомной классической молекулярной динамики изучено влияние присадки на структурообразование в среде этанола. Показано, что добавление присадки к этанолу увеличивает плотность смеси и уменьшает коэффициент диффузии этанола. Структурирование происходит за счет образования комплексов, стабилизированных водородными связями, которые состоят из молекулы присадки, окруженной оболочкой из ~37 ориентированных молекул этанола. Кроме того, в системе формируются метастабильные димеры и тримеры молекул присадки с временем жизни порядка 0,5 нс.

Синтезовано основу Шиффа, яка мiстить фрагменти D-глюкози i бензойної кислоти. Показано, що введення цiєї добавки в етиловий спирт — компонент альтернативного палива — iстотно (у 1,7–3,6 раза) пiдвищує його несучу здатнiсть. Методом повноатомної класичної молекулярної динамiки вивчено вплив присадки на структуроутворення в середовищi етанолу. Показано, що додавання присадки до етанолу збiльшує густину сумiшi i зменшує коефiцiєнт дифузiї етанолу. Структурування вiдбувається за рахунок утворення комплексiв, стабiлiзованих водневими зв’язками, якi складаються з молекули присадки, оточеної оболонкою з ~37 орiєнтованих молекул етанолу. Крiм того, в системi формуються метастабiльнi димери i тримери молекул присадки з часом життя порядку 0,5 нс.

A Schiff base containing fragments of D-glucose and benzoic acid is synthesized. It is shown that the introduction of this additive into ethyl alcohol — alternative fuels component — significantly (1.7–3.6 times) increases its bearing capacity. The effect of additives on the structure formation in ethanol is studied by the method of complete atomic classical molecular dynamics. Adding the additive to ethanol increases the mixture density and decreases the diffusion coefficient of ethanol. Structuring occurs due to the formation of complexes stabilized by hydrogen bonds, which consist of an additive molecule surrounded by a shell of ~37 oriented ethanol molecules. Moreover, metastable dimers and trimers of an additive molecule are formed with a lifetime of about 0.5 ns.