Los desarrolladores consideraron el proceso de almacenar etanol, un combustible líquido común, en un gel químicamente reticulado.
Descubrieron que almacenar etanol en un polímerogel suprime por completo la tendencia del combustible a evaporarse rápidamente. Esto probablemente se deba al hecho de que las moléculas de etanol están "atrapadas" en el gel, como explica el profesor Hosoya: "Un gel de polímero contiene innumerables cadenas de polímeros tridimensionales que están altamente entrecruzadas químicamente. Estas cadenas unen las moléculas de etanol a través de diversas interacciones físicas, limitando su evaporación en el proceso". Curiosamente, el gel cargado no se comporta como una toalla mojada. Mientras que una toalla mojada libera líquido cuando se aprieta, el gel de polímero no libera etanol cuando se expone a fuerzas externas.
Habiendo resuelto el problema de la evaporación, el equipo pasó aestudiar las características reales de combustión del etanol en una red de gel de polímero para ver si se queman de manera eficiente. Encendieron esferas de gel llenas de etanol de varios tamaños y observaron sus perfiles de masa y forma en tiempo real. En base a esto, determinaron que la combustión de las esferas de gel de PNIPAAm cargadas constaba de dos fases: una fase dominada por la combustión de etanol puro, seguida de una segunda fase dominada por la combustión del propio polímero PNIPAAm.
A través del análisis teórico posteriorA partir de estos resultados, el equipo llegó a una conclusión importante: la primera y principal fase de combustión de las esferas de gel de PNIPAAm cargadas sigue un modelo de gotas a temperatura constante. Esto significa que la combustión de gel con etanol se puede describir con el mismo modelo que para las gotas de combustible líquido, lo que sugiere que sus características de combustión deberían ser similares.
"Almacenar gel polimérico puede prevenirexplosiones e incendios debido a una fuerte reducción de la evaporación del combustible y, a su vez, a la formación de mezclas de gases inflamables, que pueden ocurrir fácilmente como resultado de una fuga en la instalación de almacenamiento”, explica el profesor Hosoya.
Combustible líquido de alta densidad de energíanecesario en muchas aplicaciones donde la energía química se convierte en movimiento controlado, como en cohetes, turbinas de gas, calderas y algunos motores de vehículos. Además de las características y el rendimiento de la combustión, también es importante garantizar la seguridad y estabilidad de estos combustibles durante el uso, así como durante el transporte y el almacenamiento.
Uno de los peligros comunes cuando se trabaja concombustible líquido es que puede evaporarse rápidamente en un espacio confinado, formando nubes de gases inflamables. Esto puede causar explosiones o incendios. Para resolver este problema, los investigadores consideraron la posibilidad de utilizar combustibles espesados o combustibles que se conviertan en sustancias gelatinosas espesas a bajas temperaturas. Desafortunadamente, hay muchos aspectos que deben optimizarse y obstáculos que superar antes de que los combustibles gelificados puedan pasar de la fase de investigación.
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