Kehittäjät harkitsivat etanolin, yleisen nestemäisen polttoaineen, varastoimista kemiallisesti silloitettuun geeliin
He havaitsivat, että etanolin varastointi polymeerissägeeli estää kokonaan polttoaineen taipumuksen haihtua nopeasti. Tämä johtuu todennäköisesti siitä tosiasiasta, että etanolimolekyylit ovat "loukussa" geelissä, kuten professori Hosoya selittää: "Polymeerigeeli sisältää lukemattomia kolmiulotteisia polymeeriketjuja, jotka ovat erittäin kemiallisesti silloitettuja. Nämä ketjut yhdistävät etanolimolekyylit erilaisten fysikaalisten vuorovaikutusten kautta, mikä rajoittaa sen haihtumista prosessissa." Mielenkiintoista on, että ladattu geeli ei toimi kuin märkä pyyhe. Vaikka märkä pyyhe vapauttaa nestettä puristettaessa, polymeerigeeli ei vapauta etanolia, kun se altistuu ulkoisille voimille.
Ratkaistuaan haihtumisongelman, tiimi siirtyi eteenpäinetanolin todellisten palamisominaisuuksien tutkiminen polymeerigeeliverkostossa nähdäkseen, palavatko ne tehokkaasti. He sytyttivät erikokoisia etanolilla täytettyjä geelipalloja ja tarkkailivat niiden massa- ja muotoprofiileja reaaliajassa. Tämän perusteella he päättivät, että ladattujen PNIPAAm-geelipallojen palaminen koostui kahdesta vaiheesta: faasista, jota hallitsee puhtaan etanolin palaminen, jota seurasi toinen vaihe, jota hallitsee itse PNIPAAm-polymeerin palaminen.
Myöhemmän teoreettisen analyysin kauttaNäistä tuloksista ryhmä teki tärkeän johtopäätöksen: ladattujen PNIPAAm-geelipallojen ensimmäinen ja pääpalamisvaihe noudattaa vakiolämpötilan pisaramallia. Tämä tarkoittaa, että geelin palamista etanolilla voidaan kuvata samalla mallilla kuin nestemäisen polttoaineen pisaroilla, mikä viittaa siihen, että niiden palamisominaisuuksien tulisi olla samanlaiset.
"Polymeerigeelin varastointi voi estääräjähdykset ja tulipalot polttoaineen haihtumisen jyrkän vähenemisen vuoksi ja vuorostaan syttyvien kaasuseosten muodostuminen, joita voi helposti tapahtua varaston vuodon seurauksena”, professori Hosoya selittää.
Korkean energiatiheyden nestemäinen polttoainetarvitaan monissa sovelluksissa, joissa kemiallinen energia muunnetaan ohjatuksi liikkeeksi, kuten raketteissa, kaasuturbiineissa, kattiloissa ja joissakin ajoneuvomoottoreissa. Palamisominaisuuksien ja suorituskyvyn lisäksi on tärkeää varmistaa näiden polttoaineiden turvallisuus ja vakaus käytön sekä kuljetuksen ja varastoinnin aikana.
Yksi yleisimmistä vaaroista työskennellessäsinestemäinen polttoaine on, että se voi nopeasti haihtua suljetussa tilassa muodostaen pilviä syttyviä kaasuja. Tämä voi aiheuttaa räjähdyksiä tai tulipaloja. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat harkitsivat mahdollisuutta käyttää sakeutettuja polttoaineita tai polttoaineita, jotka muuttuvat paksuiksi geelimäisiksi aineiksi matalissa lämpötiloissa. Valitettavasti on monia näkökohtia, jotka on optimoitava ja esteitä voitettava, ennen kuin geeliytyneet polttoaineet voivat siirtyä tutkimusvaiheen ulkopuolelle.
Lue lisää:
Katso "hiljaista" dronea uuden sukupolven ionivoimalla
Muinaiset trilobiittiurokset kiinnittivät naaraat parittelun aikana
Venäjällä ja Yhdysvalloissa on Doomsday-koneita: miten ja mihin ne lentävät maailman loppuessa