Twórcy rozważyli proces przechowywania etanolu, popularnego paliwa ciekłego, w chemicznie usieciowanym żelu
Odkryli, że przechowywanie etanolu w polimerzeżel całkowicie hamuje tendencję paliwa do szybkiego parowania. Jest to prawdopodobnie spowodowane faktem, że cząsteczki etanolu są „uwięzione” w żelu, jak wyjaśnia profesor Hosoya: „Żel polimerowy zawiera niezliczone trójwymiarowe łańcuchy polimerowe, które są silnie usieciowane chemicznie. Łańcuchy te łączą cząsteczki etanolu poprzez różne interakcje fizyczne, ograniczając jego parowanie w tym procesie.” Co ciekawe, naładowany żel nie zachowuje się jak mokry ręcznik. Podczas gdy mokry ręcznik po ściśnięciu uwalnia płyn, żel polimerowy nie uwalnia etanolu pod wpływem sił zewnętrznych.
Po rozwiązaniu problemu parowania zespół przeszedł do:badanie rzeczywistych właściwości spalania etanolu w sieci żelów polimerowych, aby sprawdzić, czy spalają się skutecznie. Zapalili wypełnione etanolem kulki żelowe o różnych rozmiarach i obserwowali ich profile masy i kształtu w czasie rzeczywistym. Na tej podstawie ustalili, że spalanie obciążonych kulek żelowych PNIPAAm składało się z dwóch faz: fazy zdominowanej przez spalanie czystego etanolu, a następnie drugiej fazy zdominowanej przez spalanie samego polimeru PNIPAAm.
Poprzez późniejszą analizę teoretycznąNa podstawie tych wyników zespół doszedł do ważnego wniosku: pierwsza i główna faza spalania obciążonych kulek żelowych PNIPAAm przebiega zgodnie z modelem kropli o stałej temperaturze. Oznacza to, że spalanie żelu z etanolem można opisać takim samym modelem jak dla kropel paliwa ciekłego, co sugeruje, że ich charakterystyki spalania powinny być podobne.
„Przechowywanie żelu polimerowego może zapobiecwybuchy i pożary na skutek gwałtownego ograniczenia parowania paliwa, a co za tym idzie powstania palnych mieszanin gazowych, do czego łatwo może dojść na skutek wycieku w obiekcie magazynowym” – wyjaśnia profesor Hosoya.
Paliwo płynne o wysokiej gęstości energiiniezbędne w wielu zastosowaniach, w których energia chemiczna jest przekształcana w kontrolowany ruch, np. w rakietach, turbinach gazowych, kotłach i niektórych silnikach pojazdów. Oprócz właściwości spalania i wydajności, ważne jest również zapewnienie bezpieczeństwa i stabilności tych paliw podczas użytkowania, a także podczas transportu i przechowywania.
Jedno z powszechnych zagrożeń podczas pracy zpaliwem płynnym jest to, że może szybko odparować w ograniczonej przestrzeni, tworząc chmury łatwopalnych gazów. Może to spowodować wybuchy lub pożary. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy rozważali możliwość zastosowania paliw zagęszczonych lub paliw, które w niskich temperaturach zamieniają się w gęste, żelowe substancje. Niestety istnieje wiele aspektów, które należy zoptymalizować i pokonać przeszkody, zanim zżelowane paliwa wyjdą poza fazę badań.
Czytaj więcej:
Spójrz na „cichego” drona z napędem jonowym nowej generacji
Starożytne samce trylobitów przypinały samice podczas godów
Rosja i Stany Zjednoczone mają samoloty Doomsday: jak i gdzie będą latać na wypadek końca świata