Розробники розглянули процес зберігання етанолу, звичайного рідкого палива, у гелі хімічно зшитого.
Вони виявили, що зберігання етанолу в полімерномугелі повністю пригнічує схильність палива до швидкого випаровування. Ймовірно, це пов'язано з тим, що молекули етанолу «захоплені» гелем, як пояснює професор Хосоя: «Полімерний гель містить безліч тривимірних полімерних ланцюгів, які сильно хімічно пошиті. Ці ланцюги пов'язують молекули етанолу у вигляді різних фізичних взаємодій, обмежуючи його випаровування у процесі». Цікаво, що завантажений гель не веде себе, як мокрий рушник. У той час, як вологий рушник виділяє рідину при стисканні, полімерний гель не виділяв етанол під дією зовнішніх сил.
Вирішивши проблему випаровування, команда перейшла довивчити фактичні характеристики горіння етанолу в мережі полімерного гелю, щоб побачити, чи ефективно вони горять. Вони запалювали заповнені етанолом гелеві сфери різних розмірів і спостерігали за зміною їхньої маси та профілів форми в режимі реального часу. На підставі цього вони визначили, що горіння завантажених гелевих сфер PNIPAAm складається з двох фаз: фаза, в якій переважає горіння чистого етанолу, за якою слідує друга фаза, в якій переважає горіння самого полімеру PNIPAAm.
За допомогою наступного теоретичного аналізуЦих результатів команда дійшла важливого висновку: перша і основна фаза згоряння завантажених гелевих сфер PNIPAAm слід моделі постійної температури крапель. Це означає, що горіння гелю з етанолом може бути описано тією ж моделлю, що і для крапель рідкого палива, натякаючи на те, що характеристики їхнього горіння повинні бути схожими.
«Зберігання полімерного гелю може запобігтивибухи та пожежі за рахунок різкого скорочення випаровування палива та, у свою чергу, утворення горючих газових сумішей, які легко можуть статися внаслідок витоку у сховищі», — пояснює професор Хосоя.
Рідке паливо із високою щільністю енергіїнеобхідно у багатьох випадках, коли хімічна енергія перетворюється на керований рух, наприклад, у ракетах, газових турбінах, котлах та деяких двигунах транспортних засобів. Крім характеристик горіння та продуктивності, також важливо гарантувати безпеку та стабільність цих видів палива при використанні, а також при транспортуванні та зберіганні.
Одна з найпоширеніших небезпек при роботі зрідким паливом полягає в тому, що воно може швидко випаровуватися в обмеженому просторі, утворюючи хмари легкозаймистих газів. Це може призвести до вибухів або пожеж. Щоб вирішити цю проблему, дослідники розглянули можливість використання загущеного палива чи палива, що перетворюється на густі гелеподібні речовини за низьких температур. На жаль, є багато аспектів, які необхідно оптимізувати, та перешкод, які необхідно подолати, перш ніж желатинізоване паливо зможе вийти за рамки етапу досліджень.
Читати далі:
Подивіться на «безшумний» дрон із іонним двигуном нового покоління
Самці стародавніх трилобітів пристібали самок під час парування
У Росії і США є літаки Судного дня: як і куди вони полетять в разі кінця світу