De ontwikkelaars keken naar het opslaan van ethanol, een veel voorkomende vloeibare brandstof, in een chemisch verknoopte gel.
Ze ontdekten dat het opslaan van ethanol in een polymeergel onderdrukt volledig de neiging van de brandstof om snel te verdampen. Dit is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat de ethanolmoleculen "opgesloten" zijn in de gel, zoals professor Hosoya uitlegt: "Een polymeergel bevat talloze driedimensionale polymeerketens die sterk chemisch verknoopt zijn. Deze ketens verbinden de ethanolmoleculen via verschillende fysieke interacties, waardoor de verdamping ervan tijdens het proces wordt beperkt." Interessant is dat de geladen gel zich niet als een natte handdoek gedraagt. Terwijl een natte handdoek vloeistof afgeeft wanneer erin wordt geperst, geeft de polymeergel geen ethanol af wanneer deze wordt blootgesteld aan externe krachten.
Nadat het verdampingsprobleem was opgelost, ging het team verder met:het bestuderen van de feitelijke verbrandingskenmerken van ethanol in een polymeergelnetwerk om te zien of ze efficiënt branden. Ze staken met ethanol gevulde gelbollen van verschillende groottes aan en observeerden hun massa- en vormprofielen in realtime. Op basis hiervan bepaalden ze dat de verbranding van de geladen PNIPAAm-gelbolletjes uit twee fasen bestond: een fase die werd gedomineerd door de verbranding van pure ethanol, gevolgd door een tweede fase die werd gedomineerd door de verbranding van het PNIPAAm-polymeer zelf.
Door daaropvolgende theoretische analyseOp basis van deze resultaten kwam het team tot een belangrijke conclusie: de eerste en belangrijkste verbrandingsfase van de geladen PNIPAAm-gelbollen volgt een druppelmodel met constante temperatuur. Dit betekent dat de verbranding van gel met ethanol kan worden beschreven door hetzelfde model als voor druppeltjes vloeibare brandstof, wat erop wijst dat hun verbrandingskenmerken vergelijkbaar zouden moeten zijn.
"Het bewaren van polymeergel kan dit voorkomenexplosies en branden als gevolg van een scherpe vermindering van de brandstofverdamping en, op zijn beurt, de vorming van brandbare gasmengsels, die gemakkelijk kunnen optreden als gevolg van een lek in de opslagfaciliteit”, legt professor Hosoya uit.
Vloeibare brandstof met hoge energiedichtheidnoodzakelijk in veel toepassingen waar chemische energie wordt omgezet in gecontroleerde beweging, zoals in raketten, gasturbines, ketels en sommige voertuigmotoren. Naast verbrandingseigenschappen en prestaties is het ook belangrijk om de veiligheid en stabiliteit van deze brandstoffen te waarborgen tijdens gebruik, maar ook tijdens transport en opslag.
Een van de meest voorkomende gevaren bij het werken met:vloeibare brandstof is dat het snel kan verdampen in een besloten ruimte en wolken van ontvlambare gassen vormt. Dit kan explosies of brand veroorzaken. Om dit probleem op te lossen, overwogen de onderzoekers de mogelijkheid om verdikte brandstoffen te gebruiken of brandstoffen die bij lage temperaturen in dikke gelachtige stoffen veranderen. Helaas zijn er veel aspecten die moeten worden geoptimaliseerd en obstakels die moeten worden overwonnen voordat gegeleerde brandstoffen verder kunnen gaan dan de onderzoeksfase.
Lees verder:
Kijk naar de "stille" drone met een nieuwe generatie ionenaandrijving
Oude trilobietenmannetjes bonden vrouwtjes vast tijdens het paren
Rusland en de Verenigde Staten hebben Doomsday-vliegtuigen: hoe en waar zullen ze vliegen in het geval van het einde van de wereld