Gli sviluppatori hanno preso in considerazione il processo di stoccaggio dell'etanolo, un comune combustibile liquido, in un gel reticolato chimicamente
Hanno scoperto che immagazzinare etanolo in un polimeroil gel sopprime completamente la tendenza del carburante ad evaporare rapidamente. Ciò è probabilmente dovuto al fatto che le molecole di etanolo sono "intrappolate" nel gel, come spiega il professor Hosoya: "Un gel polimerico contiene innumerevoli catene polimeriche tridimensionali altamente reticolate chimicamente. Queste catene collegano le molecole di etanolo attraverso varie interazioni fisiche, limitandone l'evaporazione nel processo". È interessante notare che il gel caricato non si comporta come un asciugamano bagnato. Mentre un asciugamano bagnato rilascia liquido quando viene schiacciato, il gel polimerico non rilascia etanolo quando esposto a forze esterne.
Dopo aver risolto il problema dell'evaporazione, il team è passato astudiare le effettive caratteristiche di combustione dell'etanolo in una rete di gel polimerici per vedere se bruciano in modo efficiente. Hanno acceso sfere di gel riempite di etanolo di varie dimensioni e ne hanno osservato la massa e i profili di forma in tempo reale. Sulla base di ciò, hanno determinato che la combustione delle sfere di gel PNIPAAm caricate consisteva in due fasi: una fase dominata dalla combustione di etanolo puro, seguita da una seconda fase dominata dalla combustione del polimero PNIPAAm stesso.
Attraverso successive analisi teoricheDa questi risultati, il team è giunto a un'importante conclusione: la prima e principale fase di combustione delle sfere di gel PNIPAAm caricate segue un modello di goccioline a temperatura costante. Ciò significa che la combustione del gel con etanolo può essere descritta dallo stesso modello delle goccioline di combustibile liquido, suggerendo che le loro caratteristiche di combustione dovrebbero essere simili.
"La conservazione del gel polimerico può prevenireesplosioni e incendi dovuti alla forte riduzione dell'evaporazione del carburante e, di conseguenza, alla formazione di miscele di gas infiammabili, che possono facilmente verificarsi a causa di una perdita nell'impianto di stoccaggio", spiega il professor Hosoya.
Combustibile liquido ad alta densità di energianecessario in molte applicazioni in cui l'energia chimica viene convertita in movimento controllato, come nei razzi, nelle turbine a gas, nelle caldaie e in alcuni motori di veicoli. Oltre alle caratteristiche e alle prestazioni di combustione, è anche importante garantire la sicurezza e la stabilità di questi combustibili durante l'uso, nonché durante il trasporto e lo stoccaggio.
Uno dei rischi comuni quando si lavora concombustibile liquido è che può evaporare rapidamente in uno spazio ristretto, formando nuvole di gas infiammabili. Ciò può causare esplosioni o incendi. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno considerato la possibilità di utilizzare combustibili addensati o combustibili che si trasformano in sostanze gelatinose dense a basse temperature. Sfortunatamente, ci sono molti aspetti che devono essere ottimizzati e ostacoli da superare prima che i combustibili gelificati possano andare oltre la fase di ricerca.
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