Les développeurs ont envisagé le processus de stockage de l'éthanol, un carburant liquide courant, dans un gel chimiquement réticulé.
Ils ont découvert que le stockage de l'éthanol dans un polymèrele gel supprime complètement la tendance du carburant à s'évaporer rapidement. Cela est probablement dû au fait que les molécules d'éthanol sont « piégées » dans le gel, comme l'explique le professeur Hosoya : « Un gel polymère contient d'innombrables chaînes polymères tridimensionnelles qui sont hautement réticulées chimiquement. Ces chaînes relient les molécules d'éthanol par diverses interactions physiques, limitant son évaporation au cours du processus." Fait intéressant, le gel chargé ne se comporte pas comme une serviette humide. Alors qu'une serviette humide libère du liquide lorsqu'elle est pressée, le gel polymère ne libère pas d'éthanol lorsqu'il est exposé à des forces externes.
Après avoir résolu le problème de l'évaporation, l'équipe est passée àétudier les caractéristiques de combustion réelles de l'éthanol dans un réseau de gel polymère pour voir s'ils brûlent efficacement. Ils ont allumé des sphères de gel remplies d'éthanol de différentes tailles et ont observé leurs profils de masse et de forme en temps réel. Sur cette base, ils ont déterminé que la combustion des sphères de gel PNIPAAm chargées se composait de deux phases : une phase dominée par la combustion d'éthanol pur, suivie d'une seconde phase dominée par la combustion du polymère PNIPAAm lui-même.
Grâce à une analyse théorique ultérieureÀ partir de ces résultats, l'équipe est parvenue à une conclusion importante : la première et principale phase de combustion des sphères de gel PNIPAAm chargées suit un modèle de gouttelettes à température constante. Cela signifie que la combustion du gel avec de l'éthanol peut être décrite par le même modèle que pour les gouttelettes de carburant liquide, laissant entendre que leurs caractéristiques de combustion devraient être similaires.
"Le stockage du gel polymère peut empêcherdes explosions et des incendies dus à une forte réduction de l'évaporation du carburant et, par conséquent, à la formation de mélanges de gaz inflammables, qui peuvent facilement se produire à la suite d'une fuite dans l'installation de stockage », explique le professeur Hosoya.
Combustible liquide à haute densité énergétiquenécessaire dans de nombreuses applications où l'énergie chimique est convertie en mouvement contrôlé, comme dans les fusées, les turbines à gaz, les chaudières et certains moteurs de véhicules. Outre les caractéristiques de combustion et les performances, il est également important d'assurer la sécurité et la stabilité de ces combustibles pendant leur utilisation, ainsi que pendant le transport et le stockage.
L'un des dangers les plus courants lorsque l'on travaille aveccombustible liquide est qu'il peut s'évaporer rapidement dans un espace confiné, formant des nuages de gaz inflammables. Cela peut provoquer des explosions ou des incendies. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont envisagé la possibilité d'utiliser des carburants épaissis ou des carburants qui se transforment en substances épaisses ressemblant à des gels à basse température. Malheureusement, de nombreux aspects doivent être optimisés et des obstacles à surmonter avant que les carburants gélifiés puissent dépasser la phase de recherche.
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