加州大學河濱分校的工程師們創造了一種獨特的液體燃料,這種燃料只可通過電流點燃,消除了意外起火的風險,從而提高了安全性。這種創新燃料以改性離子液體為基礎,能夠實現可控燃燒,并有可能徹底改變車輛安全狀況,但還需要進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。它蒸發后可能點燃,很難阻止這種情況發生,"UCR 化學工程博士生、一篇關于這種燃料的新論文的合著者王宇杰說。"當燃料燃燒時,燃燒的并不是液體本身。相反,是徘徊在液體上方的揮發性燃料分子在接觸氧氣和火焰時被點燃。移除氧氣源可以熄滅火焰,但這在發動機外很難做到。如果你把火柴扔進地上的汽油池,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的,如果你能控制蒸汽,就能控制燃料是否燃燒"。
《美國化學學會雜志》的這篇論文介紹了該團隊是如何創造出這種燃料的,更多的技術細節也包含在他們申請的專利中。
新型燃料的基礎是離子液體,這是一種液化鹽。王說:"它類似于我們用來給食物調味的鹽,即氯化鈉。我們在這個項目中使用的這種鹽的熔點比食鹽低,蒸氣壓低,而且是有機的。"
進入實驗室后,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,他們用打火機點燃液體,普通打火機的溫度已經夠高了,如果要燃燒,它就會燃燒。
接下來,研究小組嘗試施加電壓,然后用打火機火焰點燃,結果真的點燃了,而一旦關閉電流,火焰就消失了,隨后能夠一遍又一遍地重復這個過程--施加電壓、看到煙霧、點燃煙霧使其燃燒,然后關閉電流,等于給燃料安裝了一個快速啟動和停止的系統。
離子液體點燃和熄滅火焰過程示意圖。資料來源:美國化學學會
向液體中添加更多電壓可產生更大的火焰,輸出更多能量。因此,這種方法也可以像發動機中的計量或節流系統一樣發揮作用。
加州大學洛杉磯分校化學工程杰出教授、論文通訊作者邁克爾-扎卡里亞(Michael Zachariah)說:"可以用這種方法測量燃燒情況,切斷電壓的作用就像死人開關--一種在操作員喪失能力時自動關閉機器的安全功能。"
理論上,離子液體燃料可用于任何類型的車輛。不過,在實現商業化之前,仍有一些問題需要解答。這種燃料需要在各種類型的發動機中進行測試,其效率也需要確定。
"離子液體的一個有趣特性是,它可以與傳統燃料混合,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。"
盡管對這種液體的研究還有許多方面需要進一步深入,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。
"這肯定會比目前生產燃料的方式更昂貴。這些化合物通常不是批量生產的,但如果批量生產,成本就會降低,"扎卡里亞說。"競爭力有多大?我不知道。但如果安全很重要,這就是其中的一個主要方面。如果生產出安全的產品,就會帶來超出底線的好處。"