Drivstoffet ble gjort ikke-brennbart: for dette ble det omgjort til en hydrogel

Utviklerne vurderte prosessen med å lagre etanol, et vanlig flytende drivstoff, i en kjemisk tverrbundet gel

poly-(N-isopropylakrylamid).De testet om å fange etanolmolekyler i PNIPAAms lange og kjemisk sammenvevde polymerkjeder bidro til å redusere fordampningshastigheten. For å teste dette laget forskerne små kuler med PNIPAAm-gel fylt med etanol og plasserte dem på en elektronisk vekt for å registrere hvordan massen endret seg etter hvert som etanolen fordampet. De utførte også dette eksperimentet med en ekvivalent dose etanol med omtrent samme overflateareal og masse som gelkulen.

De fant ut at lagring av etanol i en polymergel undertrykker fullstendig tendensen til drivstoffet til å fordampe raskt. Dette skyldes sannsynligvis det faktum at etanolmolekylene er "fanget" i gelen, som professor Hosoya forklarer: "En polymergel inneholder utallige tredimensjonale polymerkjeder som er sterkt kjemisk tverrbundne. Disse kjedene forbinder etanolmolekylene gjennom forskjellige fysiske interaksjoner, noe som begrenser fordampningen i prosessen." Interessant nok oppfører den ladede gelen seg ikke som et vått håndkle. Mens et vått håndkle slipper ut væske når den klemmes, frigjør ikke polymergelen etanol når den utsettes for ytre krefter.

Etter å ha løst problemet med fordampning, gikk teamet videre tilstudere de faktiske forbrenningsegenskapene til etanol i et polymergelnettverk for å se om de brenner effektivt. De antente etanolfylte gelkuler av forskjellige størrelser og observerte deres masse- og formprofiler i sanntid. Basert på dette bestemte de at forbrenningen av de belastede PNIPAAm-gelkulene besto av to faser: en fase dominert av forbrenning av ren etanol, etterfulgt av en andre fase dominert av selve forbrenningen av PNIPAAm-polymeren.

Gjennom påfølgende teoretisk analyseFra disse resultatene kom teamet til en viktig konklusjon: den første og viktigste forbrenningsfasen av de belastede PNIPAAm-gelkulene følger en dråpemodell med konstant temperatur. Dette betyr at forbrenning av gel med etanol kan beskrives med samme modell som for dråper flytende drivstoff, noe som antyder at deres forbrenningsegenskaper bør være like.

"Oppbevaring av polymergel kan forhindreeksplosjoner og branner på grunn av en kraftig reduksjon i drivstofffordampning og i sin tur dannelsen av brennbare gassblandinger, som lett kan oppstå som følge av en lekkasje i lagringsanlegget,” forklarer professor Hosoya. 

Flytende drivstoff med høy energitetthetnødvendig i mange applikasjoner der kjemisk energi omdannes til kontrollert bevegelse, for eksempel i raketter, gassturbiner, kjeler og noen kjøretøymotorer. I tillegg til forbrenningsegenskaper og ytelse, er det også viktig å sikre sikkerheten og stabiliteten til disse drivstoffene under bruk, samt under transport og lagring.

En av de vanlige farene ved arbeid medflytende drivstoff er at det raskt kan fordampe i et trangt rom, og danne skyer av brennbare gasser. Dette kan forårsake eksplosjoner eller brann. For å løse dette problemet vurderte forskerne muligheten for å bruke fortykket drivstoff eller drivstoff som blir til tykke gellignende stoffer ved lave temperaturer. Dessverre er det mange aspekter som må optimaliseres og hindringer å overvinne før gelert drivstoff kan bevege seg utover forskningsfasen.

Les mer:

Se på den "stille" dronen med en ny generasjon ionefremdrift

Gamle trilobitthanner festet hunner under parring

Russland og USA har dommedagsfly: hvordan og hvor de skal fly i tilfelle verdens ende