Injecteur instantané inspiré des coccinelles Bombardier

Innovation : milieu universitaire

L'Université de Lund

2019

Image: Katja Schulz / Flickr / CC BY - Creative Commons Attribution seul

Expulser les gaz

Les formes les plus connues de rejet de gaz sont la respiration lorsque de nombreux systèmes vivants libèrent du dioxyde de carbone et lorsque les plantes libèrent de l'oxygène en tant que produit final de la photosynthèse des plantes. Parce que les gaz ne peuvent pas être déplacés efficacement par poussée, un autre type de force est nécessaire pour les expulser. La création de cette force nécessite de l'énergie, même au niveau cellulaire, de sorte que les systèmes vivants doivent avoir des stratégies efficaces qui valent l'investissement énergétique ou utiliser une force externe. Cela implique généralement des stratégies qui augmentent la pression ou utilisent d'autres forces pour propulser les gaz. Par exemple, un être humain exhale environ 15 % de son air usé par respiration. En revanche, lorsqu'une baleine fait surface, elle exhale 90 % de son air usé en un seul jaillissement.

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Catalyser la décomposition chimique

La vie dépend de la formation et de la décomposition de molécules biologiques. Les catalyseurs, sous forme de protéines ou d'ARN, jouent un rôle important en augmentant considérablement la vitesse d'une transformation chimique, sans être consommés dans la réaction. Le rôle régulateur que jouent les catalyseurs dans les cascades biochimiques complexes est l'une des raisons pour lesquelles tant de transformations chimiques simultanées peuvent se produire à l'intérieur des cellules vivantes dans l'eau aux conditions ambiantes. Par exemple, considérons la décomposition catalytique à 10 enzymes et la transformation du glucose en pyruvate dans la voie métabolique de la glycolyse.

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Brevets

L'injecteur de l'Université de Lund utilise une nouvelle conception de pulvérisation pour réduire la pollution diesel sans perdre l'efficacité du moteur.

Avantages

Réduction de la pollution
Efficacité accrue
Maintenance réduite

Applications

Aviation
Automobiles
Moteurs

Objectifs de développement durable des Nations Unies abordés

Objectif 3 : Bonne santé et bien-être
Objectif 11 : Villes et communautés durables

Le projet

Les moteurs diesel sont l'un des principaux contributeurs à la pollution par les oxydes d'azote (NOx), qui constituent un danger pour la santé humaine. Les méthodes actuelles d'élimination des NOx nocifs de l'échappement diminuent l'efficacité du moteur.

Détails de l'innovation

Les méthodes traditionnelles de réduction des NOx dans les émissions des moteurs diesel utilisent la réduction catalytique sélective (SCR). Le SCR injecte de l'urée à travers un dans le flux d'échappement d'un moteur diesel. Cela crée une réaction chimique qui convertit le NOx en azote, eau et CO2, qui est ensuite expulsé par le tuyau d'échappement du véhicule. Le nouvel injecteur a été inspiré par le phénomène de pulvérisation naturel du scarabée bombardier. Il fonctionne en augmentant la température de l'urée jusqu'à sa pression de vapeur saturante. Une vanne de sortie à commande électromagnétique s'ouvre et expose le fluide chauffé à des conditions de pression plus basses. Ce changement de pression se traduit par une pulvérisation chaude et effervescente de fines gouttelettes, de moins de 20 micromètres de taille, à des vitesses de 60 m/s (134 miles par heure) dans le SCR. Ce processus s'est avéré plus efficace pour convertir les NOx en azote et en eau que les méthodes traditionnelles.

Modèle biologique

Les coléoptères Bombardier éjectent rapidement un liquide brûlant pour se protéger contre les prédateurs. Ils ont un tube d'éjection long et étroit en forme de cœur qui fonctionne comme une chambre de combustion. Dans la chambre, l'hydroquinone et le peroxyde d'hydrogène sont mélangés, accélérés par des catalyseurs qui chauffent également le liquide.

Voir la stratégie connexe

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Stratégie biologique

La chambre de combustion pulvérise le liquide brûlant

Coléoptère bombardier contracté

La chambre de combustion du coléoptère bombardier éjecte le liquide brûlant en ayant un tube d'éjection long et étroit en forme de cœur.

Références

Article de revue

Comparaison de la conversion des NOx d'un catalyseur SCR à l'aide d'un nouvel injecteur effervescent biomimétique sur un moteur à usage intensif

Mobilus SAE

aperçu intégré

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