在高分子凝膠中包含液體燃料的安全儲存方法

 

刊登日期:2022/6/24
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日本芝浦工業大學與東京工業大學開發了一項將液體燃料包含在聚合物凝膠中的安全儲存方法,將可望有助於液體燃料的安全運輸、儲存及利用。

具有高能量密度的液體燃料廣泛應用於各種用途,但缺點是易揮發,產生高度易燃的混合氣體,因而引發爆炸或火災等嚴重事故。為了防止液體燃料的蒸發,近年來利用添加物將燃料凝膠化的凝膠化燃料相關研究持續發展中,但仍有缺乏長期穩定性的問題。

此次研究團隊透過將乙醇分子在化學性交織的PNIPAAm(N-isopropyl acrylamide)高分子鏈之中予以膨潤,確認可藉此抑制蒸發速率。此外,研究團隊製作了含有乙醇的小型PNIPAAm凝膠球體,並將具有幾乎相同表面積與質量的乙醇倒入蒸發皿中以測量蒸發速率。實驗結果確認藉由在聚合物凝膠中保留乙醇,可抑制燃料的急速蒸發。

研究團隊表示,由於無數個穩固化學架橋的三次元高分子鏈存在於聚合物凝膠中,並透過各種物理相互作用與乙醇分子結合,故在此過程中可以抑制乙醇的蒸發。此外,藉由點燃內有不同尺寸乙醇的凝膠球體,觀測質量與形狀的變化,並就高分子凝膠內的乙醇燃燒特性進行調查。結果顯示凝膠的燃燒主要由2個階段組成,Phase 1為乙醇燃燒的階段,Phase2則是乙醇與PNIPAAm高分子本身一起燃燒的階段。分析此一結果,確認PNIPAAm凝膠球體的Phase1遵循液滴燃燒之「d2定律」。這意味著含有乙醇的凝膠燃燒遵循與液體燃料液滴相同的規則,表示兩者的燃燒特性相似。

資料來源:https://www.shibaura-it.ac.jp/news/albums/abm.php?d=2375&f=abm00020796.pdf&n=%E3%80%90%
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