開発者は、一般的な液体燃料であるエタノールを化学的に架橋したゲルに保存するプロセスを検討しました。
彼らは、エタノールをポリマーに貯蔵することを発見しましたゲルは、燃料が急速に蒸発する傾向を完全に抑制します。これは、細谷教授が説明するように、エタノール分子がゲルに「閉じ込められている」という事実によるものと思われます。「ポリマーゲルには、高度に化学的に架橋された無数の三次元ポリマー鎖が含まれています。これらの鎖は、さまざまな物理的相互作用を介してエタノール分子を結合し、プロセスでの蒸発を制限します。」興味深いことに、ロードされたゲルは濡れたタオルのようには動作しません。濡れたタオルは絞ると液体を放出しますが、ポリマーゲルは外力にさらされてもエタノールを放出しません。
蒸発の問題を解決した後、チームはに移りましたポリマーゲルネットワークでのエタノールの実際の燃焼特性を調べて、効率的に燃焼するかどうかを確認します。彼らは、さまざまなサイズのエタノールで満たされたゲル球に点火し、それらの質量と形状のプロファイルをリアルタイムで観察しました。これに基づいて、彼らは、ロードされたPNIPAAmゲル球の燃焼が、純粋なエタノールの燃焼によって支配される相と、それに続くPNIPAAmポリマー自体の燃焼によって支配される第2相の2つの相からなると判断しました。
その後の理論的分析を通じてこれらの結果から、チームは重要な結論に達しました。ロードされたPNIPAAmゲル球の最初の主燃焼段階は、一定温度の液滴モデルに従います。これは、エタノールによるゲルの燃焼が液体燃料の液滴の場合と同じモデルで記述できることを意味し、それらの燃焼特性が類似している必要があることを示唆しています。
「ポリマージェルを保管すると予防できる」燃料蒸発の急激な減少による爆発や火災、そしてその結果として可燃性混合ガスの形成が起こり、貯蔵施設での漏れの結果として容易に発生する可能性があります。」と細谷教授は説明します。
高エネルギー密度液体燃料ロケット、ガスタービン、ボイラー、一部の車両エンジンなど、化学エネルギーが制御された運動に変換される多くのアプリケーションで必要です。燃焼特性と性能に加えて、使用中、輸送中、保管中のこれらの燃料の安全性と安定性を確保することも重要です。
で作業する際の一般的な危険の1つ液体燃料は、限られたスペースで急速に蒸発し、可燃性ガスの雲を形成する可能性があるということです。爆発や火災の原因になります。この問題を解決するために、研究者たちは、濃縮された燃料または低温で厚いゲル状の物質に変わる燃料を使用する可能性を検討しました。残念ながら、ゲル化燃料が研究段階を超える前に、最適化する必要のある多くの側面と克服すべきハードルがあります。
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