創新液體燃料 碰火不會燃燒

編譯/韋士塔 |2023.10.07
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汽車事故常導致燃料燃燒,危及人身安全。圖/法新社
目前常用的燃料安全性不足。圖/法新社
安全燃料的應用範圍非常廣泛,包含航太領域。圖/網路
UCR的工程師開發施加電流才能點燃的燃料。圖/網路

編譯/韋士塔

美國河濱加州大學(UCR)的化學工程師,設計了一種只有施加電流才能點燃的燃料,這種燃料不會與火焰發生反應,因此在儲存或運輸過程沒有引發意外火災之虞,是一種安全性相對極高的液體燃料。

交通運輸工具使用的汽油、柴油等燃料,具有易燃、易爆等特性,也常在出現意外事故時燃燒,釀成嚴重傷害。不過,UCR科學家研發的新燃料不會產生揮發性蒸氣,只有通電的狀態下才會燃燒,大幅提升燃料的安全性。

UCR的化學工程博士生王昱潔(Yujie Wang,音譯)是參與研發這種燃料的科學家之一,她表示:「我們平常使用的燃料不太安全,燃料會蒸發且易燃,這種特點很難阻止。但我們開發的安全燃料,能透過電壓控制燃料的可燃性,一旦燃燒時較容易撲滅。」

UCR的研究團隊已提出專利申請,並將這種燃料的研究論文發表於《美國化學學會期刊》(Journal of the American Chemical Society),說明這種安全燃料的製造程序以及所需技術。

研究人員說,燃料燃燒的並不是液體本身,是懸浮在液體上方的揮發性燃料分子。這些分子與氧氣和火焰接觸時被點燃,一般來說,只要移除氧氣源就能熄滅火焰,但這在引擎外部的開放空間很難做到。

論文第一作者畢斯沃斯(Prithwish Biswas)表示:「我們聞到的汽油味,就是蒸氣的味道,因為汽油具有揮發性。把點燃的火柴丟進汽油池,燒起來的部分是汽油的蒸氣。如果能控制蒸氣,就能控制燃料是否燃燒。」

UCR開發的新燃料,是一種離子液體燃料,這種液體是液化鹽的一種形式。報告指出:「我們使用的鹽,類似用來調味食物的鹽,也就是氯化鈉。這種燃料的熔點及蒸氣壓都比食鹽低,因此揮發性較低,接觸一般的火焰時不會被點燃。」

研究團隊也調整離子液體的配方,以高氯酸鹽取代氯。以這種技術製造出的燃料,在通電後點火即可燃燒,但只要切斷電流,火焰就熄滅;研究團隊多次重覆試驗,讓燃料通電、出現煙霧、點燃煙霧、切斷電流滅火,最終成功找出快速點燃燃料及讓火焰熄滅的機制。

研究團隊也發現能透過加強電壓產生更大的蒸氣量,進而產生更大的火焰及能量輸出,這種方法將可用來調節燃料的燃燒速度,類似引擎中的節流閥系統(throttling system)。

UCR的化學工程特聘教授薩加利亞(Michael Zachariah) 表示:「我們可以透過這種機制監測燃燒情況,就像防失能開關一樣,能自動滅火。」

這種離子液體燃料,理論上是用於任何類型的車輛,目前正使用各種引擎進行測試,以確定其效率,邁向商業化之路。研究團隊表示,儘管離子液體仍待進一步的研究,但最重要的是他們製造出一種不會發生意外火災的燃料。

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