Οι προγραμματιστές εξέτασαν τη διαδικασία αποθήκευσης αιθανόλης, ενός κοινού υγρού καυσίμου, σε μια χημικά διασταυρούμενη γέλη
Βρήκαν ότι η αποθήκευση της αιθανόλης σε ένα πολυμερέςΤο gel καταστέλλει πλήρως την τάση του καυσίμου να εξατμίζεται γρήγορα. Αυτό πιθανότατα οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια της αιθανόλης «παγιδεύονται» στο πήκτωμα, όπως εξηγεί ο καθηγητής Hosoya: «Ένα πολυμερές τζελ περιέχει αμέτρητες τρισδιάστατες αλυσίδες πολυμερών που είναι εξαιρετικά χημικά διασταυρούμενες. Αυτές οι αλυσίδες συνδέουν τα μόρια της αιθανόλης μέσω διαφόρων φυσικών αλληλεπιδράσεων, περιορίζοντας την εξάτμισή της στη διαδικασία». Είναι ενδιαφέρον ότι το φορτωμένο τζελ δεν συμπεριφέρεται σαν βρεγμένη πετσέτα. Ενώ μια βρεγμένη πετσέτα απελευθερώνει υγρό όταν πιέζεται, το πολυμερές τζελ δεν απελευθερώνει αιθανόλη όταν εκτίθεται σε εξωτερικές δυνάμεις.
Έχοντας λύσει το πρόβλημα της εξάτμισης, η ομάδα προχώρησε στομελετώντας τα πραγματικά χαρακτηριστικά καύσης της αιθανόλης σε ένα δίκτυο πολυμερούς γέλης για να δούμε αν καίγονται αποτελεσματικά. Άναψαν σφαίρες γέλης γεμάτες αιθανόλη διαφόρων μεγεθών και παρατήρησαν τα προφίλ μάζας και σχήματός τους σε πραγματικό χρόνο. Με βάση αυτό, προσδιόρισαν ότι η καύση των φορτωμένων σφαιρών γέλης PNIPAAm αποτελούνταν από δύο φάσεις: μια φάση που κυριαρχείται από την καύση καθαρής αιθανόλης, ακολουθούμενη από μια δεύτερη φάση που κυριαρχείται από την καύση του ίδιου του πολυμερούς PNIPAAm.
Μέσα από μεταγενέστερη θεωρητική ανάλυσηΑπό αυτά τα αποτελέσματα, η ομάδα κατέληξε σε ένα σημαντικό συμπέρασμα: η πρώτη και κύρια φάση καύσης των φορτωμένων σφαιρών γέλης PNIPAAm ακολουθεί ένα μοντέλο σταγονιδίων σταθερής θερμοκρασίας. Αυτό σημαίνει ότι η καύση γέλης με αιθανόλη μπορεί να περιγραφεί με το ίδιο μοντέλο όπως και για σταγονίδια υγρού καυσίμου, υπονοώντας ότι τα χαρακτηριστικά καύσης τους θα πρέπει να είναι παρόμοια.
«Η αποθήκευση πολυμερούς γέλης μπορεί να αποτρέψειεκρήξεις και πυρκαγιές λόγω της απότομης μείωσης της εξάτμισης του καυσίμου και, με τη σειρά του, του σχηματισμού εύφλεκτων μιγμάτων αερίων, τα οποία μπορούν εύκολα να προκύψουν ως αποτέλεσμα διαρροής στην εγκατάσταση αποθήκευσης», εξηγεί ο καθηγητής Hosoya.
Υγρό καύσιμο υψηλής ενεργειακής πυκνότηταςαπαραίτητο σε πολλές εφαρμογές όπου η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ελεγχόμενη κίνηση, όπως σε πυραύλους, αεριοστρόβιλους, λέβητες και ορισμένους κινητήρες οχημάτων. Εκτός από τα χαρακτηριστικά καύσης και την απόδοση, είναι επίσης σημαντικό να διασφαλίζεται η ασφάλεια και η σταθερότητα αυτών των καυσίμων κατά τη χρήση, καθώς και κατά τη μεταφορά και την αποθήκευση.
Ένας από τους κοινούς κινδύνους κατά την εργασία μευγρό καύσιμο είναι ότι μπορεί να εξατμιστεί γρήγορα σε έναν περιορισμένο χώρο, σχηματίζοντας σύννεφα εύφλεκτων αερίων. Αυτό μπορεί να προκαλέσει εκρήξεις ή πυρκαγιές. Για να λύσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές εξέτασαν τη δυνατότητα χρήσης παχύρρευστων καυσίμων ή καυσίμων που μετατρέπονται σε πυκνές ουσίες που μοιάζουν με gel σε χαμηλές θερμοκρασίες. Δυστυχώς, υπάρχουν πολλές πτυχές που πρέπει να βελτιστοποιηθούν και εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν προτού τα πηκτωματοποιημένα καύσιμα μπορούν να προχωρήσουν πέρα από τη φάση της έρευνας.
Διαβάστε περισσότερα:
Δείτε το «αθόρυβο» drone με μια νέα γενιά ιοντικής πρόωσης
Τα αρχαία αρσενικά τριλοβίτες έδεσαν τα θηλυκά κατά τη διάρκεια του ζευγαρώματος
Η Ρωσία και οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν αεροπλάνα Doomsday: πώς και πού θα πετάξουν σε περίπτωση τέλους του κόσμου