加州大學(xué)河濱分校的工程師們創(chuàng)造了一種獨(dú)特的液體燃料,這種燃料只可通過電流點(diǎn)燃,消除了意外起火的風(fēng)險(xiǎn),從而提高了安全性。這種創(chuàng)新燃料以改性離子液體為基礎(chǔ),能夠?qū)崿F(xiàn)可控燃燒,并有可能徹底改變車輛安全狀況,但還需要進(jìn)一步的研究和成本考量。消防員在加油站滅火。資料來源:Thomas Hawk
"我們通常使用的燃料不是很安全。它蒸發(fā)后可能點(diǎn)燃,很難阻止這種情況發(fā)生,"UCR 化學(xué)工程博士生、一篇關(guān)于這種燃料的新論文的合著者王宇杰說。"當(dāng)燃料燃燒時(shí),燃燒的并不是液體本身。相反,是徘徊在液體上方的揮發(fā)性燃料分子在接觸氧氣和火焰時(shí)被點(diǎn)燃。移除氧氣源可以熄滅火焰,但這在發(fā)動(dòng)機(jī)外很難做到。如果你把火柴扔進(jìn)地上的汽油池,燃燒的是汽油的蒸汽。你可以聞到這種蒸汽的氣味,馬上就知道它是易揮發(fā)的,如果你能控制蒸汽,就能控制燃料是否燃燒"。
《美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》的這篇論文介紹了該團(tuán)隊(duì)是如何創(chuàng)造出這種燃料的,更多的技術(shù)細(xì)節(jié)也包含在他們申請(qǐng)的專利中。
新型燃料的基礎(chǔ)是離子液體,這是一種液化鹽。王說:"它類似于我們用來給食物調(diào)味的鹽,即氯化鈉。我們?cè)谶@個(gè)項(xiàng)目中使用的這種鹽的熔點(diǎn)比食鹽低,蒸氣壓低,而且是有機(jī)的。"
進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后,研究小組修改了離子液體的配方,用高氯酸鹽代替了氯。然后,他們用打火機(jī)點(diǎn)燃液體,普通打火機(jī)的溫度已經(jīng)夠高了,如果要燃燒,它就會(huì)燃燒。
接下來,研究小組嘗試施加電壓,然后用打火機(jī)火焰點(diǎn)燃,結(jié)果真的點(diǎn)燃了,而一旦關(guān)閉電流,火焰就消失了,隨后能夠一遍又一遍地重復(fù)這個(gè)過程--施加電壓、看到煙霧、點(diǎn)燃煙霧使其燃燒,然后關(guān)閉電流,等于給燃料安裝了一個(gè)快速啟動(dòng)和停止的系統(tǒng)。
離子液體點(diǎn)燃和熄滅火焰過程示意圖。資料來源:美國化學(xué)學(xué)會(huì)
向液體中添加更多電壓可產(chǎn)生更大的火焰,輸出更多能量。因此,這種方法也可以像發(fā)動(dòng)機(jī)中的計(jì)量或節(jié)流系統(tǒng)一樣發(fā)揮作用。
加州大學(xué)洛杉磯分校化學(xué)工程杰出教授、論文通訊作者邁克爾-扎卡里亞(Michael Zachariah)說:"可以用這種方法測(cè)量燃燒情況,切斷電壓的作用就像死人開關(guān)--一種在操作員喪失能力時(shí)自動(dòng)關(guān)閉機(jī)器的安全功能。"
理論上,離子液體燃料可用于任何類型的車輛。不過,在實(shí)現(xiàn)商業(yè)化之前,仍有一些問題需要解答。這種燃料需要在各種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行測(cè)試,其效率也需要確定。
"離子液體的一個(gè)有趣特性是,它可以與傳統(tǒng)燃料混合,但仍能保持其本身的性能。"扎卡里亞說:"但還需要進(jìn)行更多的研究,以了解可以混合多少比例的離子液體,并使其不易燃。"
盡管對(duì)這種液體的研究還有許多方面需要進(jìn)一步深入,但研究小組還是很高興能夠制造出一種安全的燃料,避免意外的、意外的火災(zāi)。
"這肯定會(huì)比目前生產(chǎn)燃料的方式更昂貴。這些化合物通常不是批量生產(chǎn)的,但如果批量生產(chǎn),成本就會(huì)降低,"扎卡里亞說。"競(jìng)爭力有多大?我不知道。但如果安全很重要,這就是其中的一個(gè)主要方面。如果生產(chǎn)出安全的產(chǎn)品,就會(huì)帶來超出底線的好處。"


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