Cải thiện hiệu quả cháy và giảm khí thải khi sử dụng phụ gia nano cerium oxides cho dầu đốt lò (FO) sử dụng làm nhiên liệu động cơ

32 DẦU KHÍ - SỐ 11/2018 
HÓA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
động. Hạt CeO2 có khả năng dễ chuyển trạng thái Ce
3+/
Ce4+ và đặc biệt không gây nổ. Hình 1a cho thấy CeO2 có 
khả năng phản ứng thay đổi giữa 2 trạng thái oxy hóa khử 
của Ce bởi oxy theo cơ chế hấp thụ - giải hấp. Hình 1b giải 
thích vai trò CeO2 trong quá trình đốt: CeO2 hấp thụ oxy từ 
NO do nhiệt độ cao của buồng đốt, sau đó để lại oxy này 
cho muội than (C) hay CO sinh ra bởi quá trình đốt cháy 
không hoàn toàn của hydrocarbon (HC) và chuyển chúng 
thành các phân tử CO2 [11, 12].
Ở Việt Nam, việc sử dụng CeO2 được thực hiện với một 
số nghiên cứu áp dụng trên khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) 
hoặc diesel. Việc nghiên cứu ứng dụng hạt CeO2 để làm 
phụ gia nâng cao hiệu quả cháy cho diesel ở trong nước 
mới chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm. TS. Cù Huy 
Thành và nhóm tác giả đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu sử 
dụng phụ gia diesel trên cơ sở hạt nano CeO2 cho phương 
tiện cơ giới quân sự”. Năm 2014, thông qua dự án sản xuất 
thử nghiệm cấp nhà nước “sản xuất thử nghiệm thiết bị 
tạo hỗn hợp nhũ tương nước/dầu FO nhằm tiết kiệm 
nhiên liệu khi khởi động và đốt kèm tại các nhà máy nhiệt 
điện đốt than”, mã số KC05.DA03/11-15 thuộc Chương 
trình KC05/11-15, các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học 
Năng lượng - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt 
Nam đã nghiên cứu và làm chủ được công nghệ sản xuất 
nhũ tương FO - nước, cho phép tiết kiệm năng lượng, Ngày nhận bài: 16/10/2017. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 16/10/2017 - 15/9/2018. 
Ngày bài báo được duyệt đăng: 4/10/2018.
CẢI THIỆN HIỆU QUẢ CHÁY VÀ GIẢM KHÍ THẢI KHI SỬ DỤNG 
PHỤ GIA NANO CERIUM OXIDES CHO DẦU ĐỐT LÒ (FO) 
SỬ DỤNG LÀM NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 11 - 2018, trang 32 - 40
ISSN-0866-854X
Huỳnh Minh Thuận, Nguyễn Hữu Lương, Nguyễn Thị Lê Hiền, Nguyễn Mạnh Huấn, Nguyễn Khánh Toản
Viện Dầu khí Việt Nam
Email: thuanhm.pvpro@vpi.pvn.vn
Tóm tắt
Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu sử dụng phụ gia chứa CeO2 với kích thước nano (Nano - CeO2) để nâng cao hiệu quả cháy và giảm 
khí thải ô nhiễm môi trường với dầu đốt lò (FO). FO trước và sau khi pha phụ gia Nano - CeO2 được thử nghiệm trên động cơ HANSHIN 6LU32 
(động cơ diesel thủy 4 kỳ, có tăng áp) được sử dụng để làm động cơ chính lai chân vịt cho các loại tàu với tải trọng từ 1.500 - 2.500DWT. Kết 
quả cho thấy, phụ gia nano CeO2 có hiệu quả trong việc cải thiện hiệu quả cháy và phụ thuộc vào kích thước hạt nano CeO2. Với hàm lượng 
sử dụng 50ppm thì công suất động cơ tăng lên khoảng 5 - 8% tùy thuộc chế độ tải và kích thước phụ gia CeO2 sử dụng (25nm, 50nm và 
100nm). Tương tự, suất tiêu hao nhiêu liệu khi sử dụng phụ gia CeO2 giảm từ 7 - 12% so với FO không pha phụ gia. Đặc biệt, việc sử dụng 
phụ gia CeO2 sẽ giúp giảm phát thải đáng kể (giảm 19% đối với CO, 18% đối với hydrocarbon, 12% đối với NOx và 11% đối với CO2). 
Từ khóa: Dầu đốt lò, cerium oxides, tiêu hao nhiên liệu, phụ gia, nano. 
1. Giới thiệu
Việc sử dụng CeO2 với kích thước nano như là phụ gia 
cải thiện hiệu quả cháy và giảm khí thải cho nhiên liệu 
diesel được nghiên cứu và công bố trên thế giới [1 - 8], 
tuy nhiên ứng dụng CeO2 cho FO chưa được đề cập và 
nghiên cứu. 
Lợi ích của hạt nano CeO2 có được là nhờ vào đặc tính 
nhiệt động học và tính chất hóa lý của các hạt nano CeO2. 
Theo nhiệt động học, trong hạt nano, số lượng lớn các 
nguyên tử nằm ở bề mặt và tỷ lệ tăng lên khi giảm kích 
thước. Sự đóng góp nguyên tử bề mặt tăng tương ứng 
trong năng lượng tinh thể nano. Sự giảm kích thước dẫn 
đến tăng năng lượng bề mặt và giảm nhiệt độ nóng chảy 
tinh thể nano. Hạt nano CeO2 là chất dẫn hỗn hợp, tức là 
chất dẫn điện tử, cũng như ion. Phần trống (hay sự thay 
thế nguyên tử trong nút mạng) trong các hạt nano CeO2 
tăng khi giảm kích thước. Việc giảm kích thước hạt dẫn 
đến nhiệt độ biến đổi đa hình và tham số mạng giảm, còn 
tính chịu nén và độ tan tăng [6 - 10].
Bên cạnh đó, do tính dễ lưu trữ và dễ nhả oxy nên hạt 
CeO2 có khả năng tích trữ O2 cũng như giải phóng O2 linh 
33DẦU KHÍ - SỐ 11/2018
PETROVIETNAM
giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại các cơ sở đốt sử dụng FO. 
Tuy nhiên, giải pháp sử dụng phụ gia CeO2 cho FO chưa được 
nghiên cứu trong nước và trên thế giới. 
Hiệu quả quá trình cháy của một nhiên liệu trên một động 
cơ sinh công được đánh giá bằng giá trị của công do động cơ 
đó thực hiện được trong cùng một khoảng thời gian (gọi là 
công suất). Do đó, hiệu quả quá trình cháy của FO thường được 
thực hiện bằng cách so sánh công suất động cơ trên cùng một 
tàu hoặc thuyền khi cùng sử dụng một lượng FO trong cùng 
một khoảng thời gian nhất định. Qua nghiên cứu các điều kiện 
quá trình cháy của FO trong lò đốt công nghiệp, cũng như các 
cơ chế hình thành các chất ô nhiễm trong phát thải sau đốt 
từ đó đưa ra những biện pháp nhằm nâng cao hiệu suất cháy 
cũng như giảm thiểu các chất ô nhiễm này. Các giải pháp này 
được chia thành 4 hướng sau: (i) Phát triển trong công nghệ 
đốt, kiểm soát khí thải sau đốt; (ii) Cải thiện chất lượng nhiên 
liệu hay sử dụng nhiên liệu thay thế; (iii) Thay đổi thành phần 
nhiên liệu và (iv) Sử dụng phụ gia nhiên liệu.
Việc cải thiện chất lượng hoặc thay thế nhiên liệu có thể 
làm giảm khí thải SOx, NOx nếu hợp chất chứa N và S trong 
nhiên liệu ít và khói thải dạng hạt (PM) giảm nếu dùng nhiên 
liệu nhẹ hơn. Tuy nhiên, giải pháp về thay đổi công nghệ hay 
nhiên liệu thay thế có nhược điểm khi phải thay đổi kết cấu 
thiết bị lò đốt hay chi phí vận hành cao trong khi hiệu quả cháy 
không cải thiện hơn. Những phát thải không có thông số xác 
định cụ thể như kim loại được kiểm soát bằng cách kiểm soát 
khí thải và cải tiến công nghệ đốt.
Giải pháp thay đổi thành phần nhiên liệu FO có thể được 
thực hiện bằng việc tạo hệ nhũ tương nước với FO. Khác với 
quá trình cháy của dầu thông thường, nhũ tương dầu nước có 
quá trình nguyên tử hóa thứ cấp, tức là quá trình phân tán hạt 
dầu (sau khi được phun vào buồng đốt) thành ... yến tính (với R2 > 0,84) cho cả công 
suất tăng thêm và giảm tiêu hao nhiên 
liệu. Trong khi đó, mối quan hệ dạng bậc 
2 phù hợp với chế độ tải 50%. Có thể thấy, 
với chế độ tải 50% thì động cơ làm việc ở 
chế độ thấp do đó mức độ ảnh hưởng của 
phụ gia không được tuyến tính so với chế 
độ tải cao là phù hợp. Mức độ ảnh hưởng 
của phụ gia thông qua việc cung cấp oxy 
cho quá trình cháy và khi ở chế độ tải cao 
thì mức độ ảnh hưởng càng ổn định và 
phù hợp với công suất động cơ. Ngoài ra, 
mức độ ảnh hưởng việc tăng công suất và 
giảm tiêu hao nhiên liệu của phụ gia rõ 
rệt với lượng cung cấp phụ gia thấp (20 
- 30ppm). Tuy nhiên, sau khi tăng lượng 
phụ gia trong nhiên liệu thì mức độ tăng/
giảm không được tuyến tính như với 
lượng phụ gia thấp. Vì mức độ ảnh hưởng 
phụ thuộc vào lượng oxy cung cấp từ phụ 
gia cho quá trình cháy. 
Kết quả trên cho thấy, để công suất 
tăng lên trên 5% thì lượng phụ gia đưa 
vào FO khoảng 45ppm và 50ppm tương 
ứng với phụ gia có kích thước hạt 25nm 
và 50nm. Trong khi đó, phụ gia chứa CeO2 
có kích thước hạt 100nm thì cần lượng 
lớn hơn 50ppm. Tuy nhiên, do giới hạn về 
hàm lượng CeO2 đưa vào FO (≤ 50ppm), 
do đó, phụ gia chứa CeO2 có kích thước 
hạt 25nm hoặc 50nm được lựa chọn nếu 
mục tiêu cần đạt là tăng công suất lớn 
hơn 5%. Tương tự, để giảm tiêu hao nhiên 
liệu khoảng 5% thì lượng phụ gia đưa vào 
khoảng 25ppm, 30ppm và 35ppm tương 
ứng với phụ gia chứa CeO2 kích thước 
25nm, 50nm và 100nm. 
Với mối liên hệ được thiết lập như 
trên, phụ gia chứa CeO2 có kích thước 
hạt càng nhỏ thì hiệu quả giảm tiêu hao Hình 5. Tương quan giữa công suất, tiêu hao nhiên liệu với lượng phụ gia chứa CeO2 - 100nm
Hình 4. Tương quan giữa công suất, tiêu hao nhiên liệu với lượng phụ gia chứa CeO2 - 50nm
Hình 3. Mối liên hệ giữa công suất, tiêu hao nhiên liệu với lượng phụ gia chứa CeO2 - 25nm
y = 0,1238x
R² = 0,8377
y = -0,0051x 2 + 0,3691x
R² = 0,8818
y = -0,211x
R² = 0,9301
y = 0,0007x2 - 0,2664x
R² = 0,9754
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50 60
G
iả
m
 t
iê
u 
ha
o 
nh
iê
n 
liệ
u 
(%
) 
 T
ăn
g 
cô
ng
 s
uấ
t
(%
) 
Lượng phụ gia (ppm)
Công suất - tải 100% Công suất - tải 50%
Tiêu hao nhiên liệu - tải 100% Tiêu hao nhiên liệu - tải 50%
y = 0,1077x
R² = 0,8524
y = -0,0047x 2 + 0,3367x
R² = 0,8422
y = -0,1647x
R² = 0,8854
y = -0,0001x2 - 0,1869x
R² = 0,8723
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50 60
G
iả
m
 t
iê
u 
ha
o 
nh
iê
n 
liệ
u 
(%
) 
 T
ăn
g 
cô
ng
 s
uấ
t
(%
) 
Lượng phụ gia (ppm)
Công suất - tải 100% Công suất - tải 50%
Tiêu hao nhiên liệu - tải 100% Tiêu hao nhiên liệu - tải 50%
y = 0,1062x
R² = 0,8409
y = -0,0051x 2 + 0,3403x
R² = 0,8297
y = -0,1383x
R² = 0,9605
y = -0,0036x 2 + 0,0436x
R² = 0,9395
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50 60
G
iả
m
 t
iê
u 
ha
o 
nh
iê
n 
liệ
u 
(%
) 
 T
ăn
g 
cô
ng
 s
uấ
t
(%
) 
Lượng phụ gia (ppm)
Công suất - tải 100% Công suất - tải 50%
Tiêu hao nhiên liệu - tải 100% Tiêu hao nhiên liệu - tải 50%
38 DẦU KHÍ - SỐ 11/2018 
HÓA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
nhiên liệu và tăng công suất nhiều hơn 
so với CeO2 có kích thước hạt lớn, khi đó 
hàm lượng phụ gia chứa CeO2 có kích 
thước hạt nhỏ hơn đưa vào ít hơn. Do đó, 
tùy theo mục tiêu về tăng công suất và 
giảm tiêu hao nhiên liệu, để lựa chọn phụ 
gia chứa CeO2 có kích thước hạt phù hợp 
và lượng phụ gia đưa vào FO tương ứng. 
Để có sơ bộ về định lượng, nhóm tác 
giả xác định mối tương quan giữa hệ số 
tuyến tính tăng công suất hoặc giảm tiêu 
hao nhiên liệu với chế độ tải 100% được 
thể hiện ở Hình 6. Qua đó, có thể nội suy 
hệ số tuyến tính và ước tính sơ bộ công 
suất tăng thêm hoặc tiêu hao nhiên liệu 
giảm cho các phụ gia CeO2 có kích thước 
hạt khác nhau. Kết quả cũng cho thấy 
mức độ ảnh hưởng của việc tăng công 
suất với kích thước phụ gia không rõ rệt 
so với việc giảm tiêu hao nhiên liệu. Mức 
độ tương quan hệ số tăng công suất và 
kích thước phụ gia không cao (với R2 = 
0,65), trong khi mức độ tương quan hệ số 
giảm tiêu hao nhiên liệu khá ổn định (với 
R2 = 0,88). Qua đó, việc tăng công suất 
với phụ gia chứa CeO2 ít thay đổi so với 
kích thước phụ gia. Có thể nói hệ số tăng 
công suất không thay đổi nhiều với kích 
thước phụ gia trong giới hạn thử nghiệm 
25 - 100ppm và tăng 5% công suất có thể 
là giới hạn cho việc sử dụng hỗn hợp phụ 
gia chứa CeO2 từ 25 - 100ppm. Trong khi 
đó, hỗn hợp phụ gia chứa CeO2 khá phù 
hợp với mục đích giảm tiêu hao nhiên 
liệu. 
Về phạm vi áp dụng đối với kích 
thước phụ gia trong khoảng giới hạn đã 
thử nghiệm 25 - 100nm. Tuy nhiên, tùy 
theo mục đích của việc sử dụng phụ gia 
(tăng/giảm bao nhiêu %) và hàm lượng 
CeO2 pha vào FO phù hợp (≤ 50ppm) thì 
kích thước phụ gia được chọn thông qua 
phương trình hệ số tương quan (Hình 6). 
Ví dụ, để giảm tiêu hao nhiên liệu 10% 
thì cần chọn phụ gia chứa CeO2 có kích 
thước hạt 25nm với hàm lượng bổ sung 
gần 50ppm, trong khi đó để giảm tiêu 
hao nhiên liệu 7% thì với hàm lượng bổ Hình 8. So sánh lượng khí thải CO2 với FO không pha phụ gia và FO pha phụ gia CeO2 với hàm lượng 50ppm
Hình 7. So sánh lượng khí thải (CO, NOx, HC) với FO không pha phụ gia và FO có pha phụ gia CeO2 
với hàm lượng 50ppm 
Hình 6. Tương quan giữa hệ số tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu với kích thước phụ gia
y = -0,0002x + 0,1246
R² = 0,6464
y = 0,0009x - 0,2242
R² = 0,8844
-0,25
-0,2
-0,15
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0 20 40 60 80 100 120
Kích thước phụ gia (ppm)
Hệ số tăng công suất - tải 100% Hệ số giảm tiêu hao nhiên liệu - tải 100% 
H
ệ 
số
 g
iả
m
 ti
êu
 h
ao
 n
hi
ên
 li
ệu
H
ệ 
số
 tă
ng
 c
ôn
g 
su
ất
1135
894
368
920
786
302
948
798
326
976
810
330
0
200
400
600
800
1000
1200
CO NO HC
H
àm
 lư
ợn
g 
(p
pm
)
Khí thải
FO FO-Ce25-50 FO-Ce50-50 FO-Ce100-50
x
42765
37892 38146
39400
34000
36000
38000
40000
42000
44000
H
àm
 lư
ợn
g 
CO
2 
(p
pm
)
FO FO-Ce25-50 FO-Ce50-50 FO-Ce100-50
39DẦU KHÍ - SỐ 11/2018
PETROVIETNAM
phụ gia nano CeO2 có hiệu quả trong việc cải thiện hiệu 
quả cháy của nhiên liệu FO. Mức độ hiệu quả của phụ gia 
phụ thuộc vào kích thước hạt nano CeO2, hàm lượng phụ 
gia sử dụng và chế độ tải trọng của động cơ trong điều 
kiện thực hiện thử nghiệm. Cụ thể, với hàm lượng phụ gia 
phù hợp khoảng 50ppm thì công suất động cơ tăng lên 
trên 5 - 8% tùy thuộc chế độ tải và kích thước phụ gia CeO2 
sử dụng (25nm, 50nm và 100nm). Tương tự, suất tiêu hao 
nhiên liệu khi sử dụng phụ gia CeO2 sẽ giảm khá cao, từ 7 
- 12% so với FO không pha phụ gia. Đặc biệt, việc sử dụng 
phụ gia CeO2 sẽ giúp thành phần phát thải giảm đáng kể 
(giảm 19% đối với CO, 18% đối với HC, 12% đối với NOx 
và 11% đối với CO2). Như vậy, khi sử dụng phụ gia nano 
CeO2 cho nhiên liệu FO, ngoài tác dụng cải thiện hiệu suất 
động cơ thì còn có thêm lợi ích về môi trường do việc giúp 
giảm phát thải trong quá trình đốt cháy nhiên liệu. Dựa 
trên mối liên hệ được thiết lập, tùy theo mục tiêu đặt ra 
ban đầu, có thể lựa chọn phụ gia chứa CeO2 kích thước 
hạt khác nhau cũng như lượng phụ gia đưa vào. Kết quả 
nghiên cứu mở ra hướng mới trong việc cải thiện hiệu quả 
cháy và giảm tác động đến môi trường trong tương lai. 
Tài liệu tham khảo
1. Birgit K.Gaiser, Teresa F.Fernandes, Mark Jepson, 
Jamie R.Lead, Charles R.Tyler, Vicki Stone. Assessing 
exposure, uptake and toxicity of silver and cerium 
dioxide nanoparticles from contaminated environments. 
Environment Health. 2009; 8(1). 
2. Paul JA Borm, David Robbins, Stephan Haubold, 
Thomas Kuhlbusch, Heinz Fissan, Ken Donaldson, Roel 
Schins, Vicki Stone, Wolfgang Kreyling, Jurgen Lademann, 
Jean Krutmann, David Warheit, Eva Oberdorster. The 
potential risks of nanomaterials: A review carried out for 
ECETOC. Particle and Fibre Toxicolog. 2006.
3. Bary Park, Patricia Martin, Chris Harris, Robert 
Guest, Andrew Whittingham, Peter Jenkinson, John 
Handley. Initial in vitro screening approach to investigate the 
potential health and environmental hazards of Enviroxtrade 
mark - a nanoparticulate cerium oxide diesel fuel additive. 
Particle and Fibre Toxicolog. 2007. 
4. Health Effects Institute. Evaluation of human health 
risk from cerium added to diesel fuel. Communication 9. 
2001.
5. Heejung Jung, David B.Kittelson. Measurement of 
electrical charge on diesel particles. Aerosol Science and 
Technology. 2005; 39 (12): p. 1129 - 1135. 
6. Gareth Wakefield. Fuel or fuel additive containing 
sung CeO2 tương tự (gần 50ppm) chỉ cần chọn phụ gia 
chứa CeO2 có kích thước hạt 90nm. Qua đó cũng cho 
thấy để tiếp tục mở rộng giới hạn tăng/giảm cần có thử 
nghiệm với phụ gia chứa CeO2 kích thước hạt nhỏ hơn 
25nm và được thực hiện ở các nghiên cứu tiếp theo. 
3.2. Ảnh hưởng phụ gia CeO2 đến giảm phát thải 
Hiệu quả quá trình đốt cháy cũng được thể hiện qua 
thành phần khí thải thu được như trong Hình 7 và 8. Kết 
quả thử nghiệm phân tích khí thải cho thấy lượng khí thải 
giảm đáng kể. Với trường hợp 100% tải, lượng CO giảm từ 
14 - 18% tùy theo kích thước phụ gia CeO2 sử dụng. Lượng 
NOx giảm từ 9 - 12%, lượng HC cũng giảm từ 10 - 18%. CO 
trong khí thải giảm đáng kể, qua đó cho thấy CeO2 đã xúc 
tiến quá trình oxy hóa làm giảm đáng kể hàm lượng CO, 
đồng thời tính chất khử của CeO2 cũng cho thấy quá trình 
chuyển hóa NOx thành N2. Lượng HC và CO trong khí thải 
giảm đáng kể cho thấy quá trình cháy hiệu quả hơn. 
Từ các kết quả thử nghiệm trên động cơ, có thể thấy, 
khi sử dụng FO hàm lượng phụ gia 50ppm, công suất 
động cơ đã tăng lên trên 5% với chế độ tải định mức. 
Ngoài ra, với chế độ tải 50% thì công suất có thể tăng lên 
đến 6,3%. Song song với sự cải thiện về công suất động cơ 
thì tiêu thụ nhiên liệu cũng giảm đáng kể, có thể tiết kiệm 
đến 12%. Đồng thời, quan trọng hơn là lượng khí thải đã 
giảm rõ rệt, từ 8 - 19% tùy theo loại khí thải và kích thước 
phụ gia CeO2 sử dụng. 
Với kết quả trên, việc bổ sung phụ gia chứa các hạt 
nano CeO2 có khả năng cải thiện đặc tính của nhiên liệu 
FO khi cháy trong động cơ. Cụ thể, hạt nano CeO2 trong 
nhiên liệu giúp quá trình oxy hóa muội than trên thành 
buồng đốt của động cơ và các hydrocarbon có trong khí 
thải của động cơ ở vùng nhiệt độ thấp tốt hơn tạo điều 
kiện cho động cơ hoạt động hiệu quả hơn. Trong điều 
kiện động cơ/lò đốt khi ít nhiên liệu và dư oxy, sẽ thu hồi 
lượng oxy thừa trong khí thải và khí NOx, khử NOx thành 
N2 không gây độc hại. Trong điều kiện dư nhiên liệu và ít 
O2, CeO2 nhả O2 để đốt cháy nhiên liệu làm cho nhiên liệu 
cháy hoàn toàn hơn, ít tạo thành sản phẩm phụ COx và 
CHx dư, làm tăng hiệu suất lò đốt hay động cơ.
4. Kết luận
Phụ gia chứa CeO2 với kích thước hạt nano trong 
khoảng 75 - 95nm được tổng hợp. Kết quả đánh giá thông 
số công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, thành phần khí phát 
thải của động cơ diesel tàu thủy HANSHIN 6LU32 chạy 
bằng FO và FO sau khi pha phụ gia được đánh giá so sánh 
thông qua tỷ lệ tăng (+) hoặc giảm (-). Kết quả cho thấy, 
40 DẦU KHÍ - SỐ 11/2018 
HÓA - CHẾ BIẾN DẦU KHÍ
doped cerium oxide nanoparticles. US Patent US 7169196 
B2. 2007. 
7. Roger Scattergood. Cerium oxide nanaparticles as 
fuel additives. US Patent US 2006/0254130 A1. 2006.
8. Flemming R.Cassee, Erna C.Van Balen, Charanjeet 
Singh, David Green, Hans Muijser, Jason Weinstein, Kevin 
Dreher. Exposure, health and ecological effects review of 
engineered nanoscale cerium and cerium oxide associated 
with its use as a fuel additive. Critical Reviews in Toxicology. 
2011; 41(3): p. 213 - 229. 
9. Barry Park, Kenneth Donaldson, Rodger Duffin, 
Lang Tran, Frank Kelly, Ian Mudway, Jean-Paul Morin, 
Robert Guest, Peter Jenkinson, Zissis Samaras, Myrsini 
Giannouli, Chariton Kouridis, Patricia Martin. Hazard and 
risk assessment of a nanoparticulate cerium oxide-based 
diesel fuel additive - A case study. Inhalation Toxicology. 
2008; 20(6): p. 547 - 566. 
10. Tiziano Montini, Michele Melchionna, Matteo 
Monai, Paolo Fornasiero. Fundamentals and catalytic 
applications of CeO2 - based materials. Chemical Reviews. 
2016; 116(10): p. 5987 - 6041. 
11. R.Sathiyamoorthi, M.Puviyarasan, B.Bhuvanesh 
Kumar, D.Breslin Joshua. Effect of CeO2 nano additive on 
performance and emission characterisics of diesel engine 
fuelled by Neem oil - biodiesel. International Journal of 
Chemical Sciences. 2016; 14: p. 473 - 484.
12. Sagar Gunturkar, Gund Sagar, C.Srinidhi. 
Performance and emission effect of nanofuels additives 
for diesel in diesel engine - a review study. International 
Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 
2017; 4(4): p. 478 - 480.
Summary
In this study, the use of CeO2 nanoparticles for fuel oil (FO) additive to increase combustion efficiency and to decrease soot emissions 
was systematically investigated. CeO2 containing FO and FO were tested in HANSHIN 6LU32 engine (diesel engine) which is used for 1,500 
DWT - 2,500 DWT ships. The result revealed that CeO2 nanoparticles is really effective for lower fuel consumption and cleaner emissions 
depending on CeO2 nanoparticle size and used content. The addition of only 50ppm into the FO led to an increase of power by app. 5 - 8%. 
Similarly, energy consumption for CeO2 containing FO was reduced significantly by 7 - 12% compared to that of FO. More importantly, the 
use of CeO2 resulted in a vast decrease in emission (e.g. 19% CO, 18% hydrocarbon, 12% NOx and 11% CO2). 
Key words: Fuel oil, cerium oxides, combustion efficiency, emissions, additive, nanoparticle.
NANOPARTICLE CERIUM OXIDES AS FUEL OIL ADDITIVE IN DIESEL 
ENGINE FOR CLEANER EMISSIONS AND LOWER FUEL CONSUMPTION
Huynh Minh Thuan, Nguyen Huu Luong, Nguyen Thi Le Hien, Nguyen Manh Huan, Nguyen Khanh Toan 
Vietnam Petroleum Institute 
Email: thuanhm.pvpro@vpi.pvn.vn