• Energy Research

Abstract Graphene-based materials are widely applied due to their interesting physical and chemical properties, but their hydrophobic surface and toxicity to living creatures limit their application in some fields. Biopolymers are incorporated with graphene-based materials to overcome these issues and improve their biodegradability, biocompatibility, and ecological friendliness, and the synergetic effect enhances other properties as well. These properties make graphene-based materials a novel subject of interest in science and industry. In this study, the various applications of developed biopolymer/graphene-based composites are broadly addressed, and recent progress in the field is emphasized. Modification, stability, and compatibility are among the key merits for developing highly advanced composites with desirable properties. The major challenges and some recommendations in various applications based on reviewed studies are covered. However, the development of environmentally friendly, low-cost, high-quality, and large-scale biopolymer/graphene-based composites for specified applications is challenging. Studies based on application and trend are conducted. Opportunities and limitations can guide researchers in the field to solve challenges, provide directions for future studies, and optimize sustainable biopolymer/graphene-based composites for specified industrial applications.

The present research encompasses the utilization of TiO2 nano particles with enrichment of H2 (10 lpm) with Chlorella Emersonii Methyl Ester (CEME) on an agricultural-based CRDI engine. CEME20 (20% chlorella emersonii methyl ester blended with 80% mineral diesel) is employed for the tests. The nanoparticle concentration is limited to 50 ppm which has been considered according to O2 concentration in biodiesel. Experimentation revealed that, with hydrogen gas and TiO2 nanoparticles, the BTE and BSFC were improved significantly. At full load conditions, BTE is enlarged by 7.3%. In addition, there is a simultaneous decrease in HC and CO emissions (by about 36.3 and 40.9% respectively) for algal biofuel blends, while NOx emissions increased by 27.3% with respect to mineral diesel. 5.1% and 6.5% increase in combustion characteristics (79.8 bar combustion pressure and 89.2 J/°CA heat release rate)were observed for the CEME/H2/TiO2 blend which could be attributed to effective combustion of hydrogen and catalytic combustion activity provided by TiO2 nano additives. CEME/H2/TiO2blend recorded maximum Mass Fraction burnt (MFB) (74.7%) as well as lowered PSD (Particle size Diameter) profile (34.8 nm @ 0.29 E+08 dN/dlogDp (#/cm3)) at full engine load condition indicating the presence of H2 and nano additives which has influence over the combustion.

This paper addresses an optimization of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) flight trajectories by bank-turn mechanism for a fixed-wing UAV at a constant altitude. The flight trajectories should be optimal and stay in the UAV flight operational area. The maneuver planning is conducted in two steps, which are UAV path planning and UAV flight trajectory planning. For the first step, the Bezier curve is employed as a maneuvering path. The path planning optimization objective is to minimize the path length while satisfying maximum curvature and collision avoidance constraints. The flight trajectories optimization objective is to minimize maneuvering time and load factor considering, minimum/maximum speed, minimum/maximum acceleration, maximum roll angle, maximum turn rate, and aerodynamics constraints. The variable speed trajectory generation is developed within allowable speed zone considering these UAV flight constraints by employing meta-heuristic optimizations. Results show that the PSO have outperformed the GA and the GWO for both steps of path planning and trajectory planning. The variable speed has succeeded in reducing the load factor during the bank-turn mechanism using the Bezier curve. The variable speed is recommended to be conducted when the result of the maneuvering path involve the lower turning radius. A simultaneous on arrival target mission has also succeeded to be conducted using the combination of the variable speed and constant speed strategies.

Le transport et la production d'électricité reposent historiquement sur les moteurs à combustion interne (ICE). Cependant, en raison de l'impact environnemental et de l'inefficacité, des recherches considérables ont été consacrées à l'amélioration de leurs performances. Les carburants alternatifs sont nécessaires en raison des préoccupations environnementales et de l'épuisement des stocks de carburants non renouvelables. Le biodiesel a le potentiel de réduire les émissions et d'améliorer la durabilité par rapport au carburant diesel. Plusieurs chercheurs ont examiné l'utilisation de nanofluides pour augmenter les performances du biodiesel dans les moteurs à combustion interne. En raison de leurs propriétés thermiques et physiques, les nanoparticules dans un fluide hôte améliorent la combustion et l'efficacité du moteur. Cet examen complet examine trois domaines clés pour améliorer l'efficacité de LA GLACE : le biodiesel en tant que carburant alternatif, l'application de nanofluides et l'intégration de l'intelligence artificielle (IA)/apprentissage automatique (ML). L'intégration de l'IA/ML dans le biodiesel infusé de nanoparticules offre des possibilités passionnantes pour optimiser les processus de production, améliorer les propriétés du carburant et améliorer les performances du moteur. Cet article aborde tout d'abord les avantages du biodiesel pour l'environnement et diverses difficultés liées à son utilisation. La revue explore ensuite les effets et les caractéristiques des nanofluides dans les moteurs à circuits intégrés, dans le but de connaître leur impact sur les émissions et les performances du moteur. Après cela, cette revue discute de l'utilisation des techniques AI/ML pour améliorer le processus de combustion biodiesel-nanofluide. Cet article met en lumière les efforts en cours pour rendre la technologie de LA GLACE plus respectueuse de l'environnement et économe en énergie en examinant les recherches actuelles et les modèles émergents dans ces domaines. Enfin, l'examen présente les défis et les perspectives d'avenir du domaine, ouvrant la voie à de futures recherches et améliorations. Históricamente, el transporte y la generación de energía se han basado en los motores de combustión interna (ICE). Sin embargo, debido al impacto ambiental y la ineficiencia, se ha dedicado una considerable investigación a mejorar su rendimiento. Los combustibles alternativos son necesarios debido a las preocupaciones ambientales y al agotamiento de las reservas de combustibles no renovables. El biodiésel tiene el potencial de reducir las emisiones y mejorar la sostenibilidad en comparación con el combustible diésel. Varios investigadores han examinado el uso de nanofluidos para aumentar el rendimiento del biodiésel en motores de combustión interna. Debido a sus propiedades térmicas y físicas, las nanopartículas en un fluido huésped mejoran la combustión y la eficiencia del motor. Esta revisión exhaustiva examina tres áreas clave para mejorar la eficiencia del HIELO: el biodiésel como combustible alternativo, la aplicación de nanofluidos y la integración de inteligencia artificial (IA)/aprendizaje automático (ML). La integración de AI/ML en biodiésel infundido con nanopartículas ofrece interesantes posibilidades para optimizar los procesos de producción, mejorar las propiedades del combustible y mejorar el rendimiento del motor. Este artículo analiza primero los beneficios del biodiésel en relación con el medio ambiente y las diversas dificultades asociadas con su uso. A continuación, la revisión explora los efectos y las características de los nanofluidos en los motores de CI, con el objetivo de conocer su impacto en las emisiones y el rendimiento de los motores. Después de eso, esta revisión analiza la utilización de técnicas de IA/ML para mejorar el proceso de combustión de biodiésel-nanofluido. Este artículo arroja luz sobre los esfuerzos en curso para hacer que la tecnología de HIELO sea más respetuosa con el medio ambiente y eficiente energéticamente al examinar la investigación actual y los patrones emergentes en estos campos. Finalmente, la revisión presenta los desafíos y las perspectivas futuras del campo, allanando el camino para futuras investigaciones y mejoras. Transportation and power generation have historically relied upon Internal Combustion Engines (ICEs). However, because of environmental impact and inefficiency, considerable research has been devoted to improving their performance. Alternative fuels are necessary because of environmental concerns and the depletion of non-renewable fuel stocks. Biodiesel has the potential to reduce emissions and improve sustainability when compared to diesel fuel. Several researchers have examined using nanofluids to increase biodiesel performance in internal combustion engines. Due to their thermal and physical properties, nanoparticles in a host fluid improve engine combustion and efficiency. This comprehensive review examines three key areas for improving ICE efficiency: biodiesel as an alternative fuel, application of nanofluids, and artificial intelligence (AI)/machine learning (ML) integration. The integration of AI/ML in nanoparticle-infused biodiesel offers exciting possibilities for optimizing production processes, enhancing fuel properties, and improving engine performance. This article first discusses, the benefits of biodiesel concerning the environment and various difficulties associated with its usage. The review then explores the effects and characteristics of nanofluids in IC engines, aiming to know their impact on engine emissions and performance. After that, this review discusses the utilization of AI/ML techniques in enhancing the biodiesel-nanofluid combustion process. This article sheds light on the ongoing efforts to make ICE technology more environmentally friendly and energy-efficient by examining current research and emerging patterns in these fields. Finally, the review presents the challenges and future perspectives of the field, paving the way for future research and improvement. اعتمد النقل وتوليد الطاقة تاريخيًا على محركات الاحتراق الداخلي (ICEs). ومع ذلك، بسبب التأثير البيئي وعدم الكفاءة، تم تخصيص أبحاث كبيرة لتحسين أدائها. الوقود البديل ضروري بسبب المخاوف البيئية واستنفاد مخزونات الوقود غير المتجددة. يتمتع الديزل الحيوي بالقدرة على تقليل الانبعاثات وتحسين الاستدامة عند مقارنته بوقود الديزل. قام العديد من الباحثين بفحص استخدام السوائل النانوية لزيادة أداء الديزل الحيوي في محركات الاحتراق الداخلي. نظرًا لخصائصها الحرارية والفيزيائية، تعمل الجسيمات النانوية في السائل المضيف على تحسين احتراق المحرك وكفاءته. تبحث هذه المراجعة الشاملة في ثلاثة مجالات رئيسية لتحسين كفاءة الجليد: الديزل الحيوي كوقود بديل، وتطبيق السوائل النانوية، وتكامل الذكاء الاصطناعي (AI)/التعلم الآلي (ML). يوفر دمج AI/ML في الديزل الحيوي المليء بالجسيمات النانوية إمكانيات مثيرة لتحسين عمليات الإنتاج، وتعزيز خصائص الوقود، وتحسين أداء المحرك. تناقش هذه المقالة أولاً فوائد الديزل الحيوي فيما يتعلق بالبيئة والصعوبات المختلفة المرتبطة باستخدامه. ثم تستكشف المراجعة تأثيرات وخصائص السوائل النانوية في محركات IC، بهدف معرفة تأثيرها على انبعاثات المحرك وأدائه. بعد ذلك، تناقش هذه المراجعة استخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي/تعلم الآلة في تعزيز عملية احتراق الديزل الحيوي والسوائل النانوية. تسلط هذه المقالة الضوء على الجهود المستمرة لجعل تكنولوجيا الجليد أكثر ملاءمة للبيئة وكفاءة في استخدام الطاقة من خلال دراسة الأبحاث الحالية والأنماط الناشئة في هذه المجالات. أخيرًا، تعرض المراجعة التحديات والمنظورات المستقبلية للحقل، مما يمهد الطريق للبحث والتحسين في المستقبل.