Combustibilul a fost făcut neinflamabil: pentru aceasta a fost transformat într-un hidrogel

Dezvoltatorii au luat în considerare procesul de stocare a etanolului, un combustibil lichid comun, într-un gel reticulat chimic.

poli-(N-izopropilacrilamidă).Ei au testat dacă captarea moleculelor de etanol în lanțurile polimerice lungi și împletite chimic ale PNIPAAm a ajutat la reducerea ratei de evaporare a acestuia. Pentru a testa acest lucru, cercetătorii au creat sfere mici de gel PNIPAAm umplute cu etanol și le-au plasat pe o balanță electronică pentru a înregistra modul în care masa s-a schimbat pe măsură ce etanolul s-a evaporat. De asemenea, au efectuat acest experiment cu o doză echivalentă de etanol cu ​​aproximativ aceeași suprafață și masă ca sfera de gel.

Ei au descoperit că stocarea etanolului într-un polimergelul suprimă complet tendința combustibilului de a se evapora rapid. Acest lucru se datorează probabil faptului că moleculele de etanol sunt „prinse” în gel, așa cum explică profesorul Hosoya: „Un gel polimeric conține nenumărate lanțuri de polimeri tridimensionale care sunt foarte reticulate chimic. Aceste lanțuri leagă moleculele de etanol prin diferite interacțiuni fizice, limitând evaporarea acestuia în acest proces.” Interesant este că gelul încărcat nu se comportă ca un prosop umed. În timp ce un prosop umed eliberează lichid atunci când este stors, gelul polimeric nu eliberează etanol atunci când este expus la forțe externe.

După ce a rezolvat problema evaporării, echipa a trecut lastudiind caracteristicile reale de ardere ale etanolului într-o rețea de gel polimeric pentru a vedea dacă ard eficient. Ei au aprins sfere de gel umplute cu etanol de diferite dimensiuni și le-au observat profilurile de masă și formă în timp real. Pe baza acestui fapt, au stabilit că arderea sferelor de gel PNIPAAm încărcate a constat din două faze: o fază dominată de arderea etanolului pur, urmată de o a doua fază dominată de arderea polimerului PNIPAAm însuși.

Prin analiza teoretică ulterioarăDin aceste rezultate, echipa a ajuns la o concluzie importantă: prima și principala fază de ardere a sferelor de gel PNIPAAm încărcate urmează un model de picături de temperatură constantă. Aceasta înseamnă că arderea gelului cu etanol poate fi descrisă de același model ca și pentru picăturile de combustibil lichid, sugerând că caracteristicile lor de ardere ar trebui să fie similare.

„Depozitarea gelului polimeric poate preveniexplozii și incendii datorate unei reduceri accentuate a evaporării combustibilului și, la rândul lor, formării de amestecuri de gaze inflamabile, care pot apărea cu ușurință ca urmare a unei scurgeri în depozitul”, explică profesorul Hosoya. 

Combustibil lichid de înaltă densitate energeticănecesar în multe aplicații în care energia chimică este convertită în mișcare controlată, cum ar fi în rachete, turbine cu gaz, cazane și unele motoare de vehicule. Pe lângă caracteristicile și performanța de ardere, este important să se asigure și siguranța și stabilitatea acestor combustibili în timpul utilizării, precum și în timpul transportului și depozitării.

Unul dintre pericolele comune atunci când lucrați cucombustibilul lichid este că se poate evapora rapid într-un spațiu restrâns, formând nori de gaze inflamabile. Acest lucru poate provoca explozii sau incendii. Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au luat în considerare posibilitatea de a folosi combustibili îngroșați sau combustibili care se transformă în substanțe groase asemănătoare gelului la temperaturi scăzute. Din păcate, există multe aspecte care trebuie optimizate și obstacole de depășit înainte ca combustibilii gelificați să poată trece dincolo de faza de cercetare.

Citeste mai mult:

Uită-te la drona „tăcută” cu o nouă generație de propulsie ionică

Masculii trilobiți antici și-au legat femelele în timpul împerecherii

Rusia și Statele Unite au avioane Doomsday: cum și unde vor zbura în cazul sfârșitului lumii