加入时间:2024-02-09 14:05 访问量:1900 信息来源: 海外星云 2024年1期
美国加利福尼亚大学河滨分校(UCR)的化学工程师们开发出了一种独特的液体燃料,需要电流才能点燃。与传统燃料不同,这种创新燃料不会对火焰产生反应,也不会在储存或运输过程中引发意外火灾,是一种安全的液体燃料。这种燃料只可通过电流点燃,消除了意外起火的风险,从而提高了安全性。这种创新燃料以改性离子液体为基础,能够实现可控燃烧,并有可能彻底改变车辆安全状况,但还需要进一步的研究和成本考量。
“我们通常使用的燃料不是很安全。它蒸发后可能点燃,很难阻止这种情况发生,”UCR化学工程博士生以及一篇关于这种燃料的新论文的合著者王宇杰说。“当燃料燃烧时,燃烧的并不是液体本身。相反,是徘徊在液体上方的挥发性燃料分子在接触氧气和火焰时被点燃。移除氧气源可以熄灭火焰,但这在发动机外很难做到。如果你把火柴扔进地上的汽油池,燃烧的是汽油的蒸汽。你可以闻到这种蒸汽的气味,马上就知道它是易挥发的,如果你能控制蒸汽,就能控制燃料是否燃烧”。
这篇刊于《美国化学学会杂志》的论文介绍了该团队是如何创造出这种燃料的,更多的技术细节也包含在他们申请的专利中。
新型燃料的基础是离子液体,这是一种液化盐。它类似于我们用来给食物调味的盐,即氯化钠。在这个项目中使用的这种盐的熔点比食盐低,蒸气压低,而且是有机的。
进入实验室后,研究小组修改了离子液体的配方,用高氯酸盐代替了氯。然后,他们用打火机点燃液体,普通打火机的温度已经够高了,如果要燃烧,它就会燃烧。
接下来,研究小组尝试施加电压,然后用打火机火焰点燃,结果真的点燃了,而一旦关闭电流,火焰就消失了,随后能够一遍又一遍地重复这个过程一一施加电压、看到烟雾、点燃烟雾使其燃烧,然后关闭电流,等于给燃料安装了一个快速启动和停止的系统。
向液体中施加更高电压可产生更大的火焰,输出更多能量。因此,这种方法也可以像发动机中的计量或节流系统一样发挥作用。
美国加利福尼亚大学洛杉矶分校化学工程杰出教授、论文通讯作者迈克尔·扎卡里亚说:“可以用这种方法测量燃烧情况,切断电压的作用就像操作员丧失能力时自动关闭机器的安全功能。”
理论上,离子液体燃料可用于任何类型的车辆。不过,在实现商业化之前,仍有一些问题需要解答。这种燃料需要在各种类型的发动机中进行测试,其效率也需要确定。
“离子液体的一个有趣特性是,它可以与传统燃料混合,但仍能保持其本身的性能。”扎卡里亚说:“但还需要进行更多的研究,以了解可以混合多少比例的离子液体,并使其不易燃。”
尽管对这种液体的研究还有许多方面需要进一步深入,但研究小组还是很高兴能够制造出一种安全的燃料,将可避免意外的火灾。
“这肯定会比目前生产燃料的方式更昂贵。这些化合物通常不是批量生产的,但如果批量生产,成本就会降低。”扎卡里亚说,“竞争力有多大?我不知道,但如果安全很重要,这就是其中的一个主要方面。如果生产出安全的产品,就会带来超出底线的好处。”