Chemische ingenieurs van de Universiteit van Californië, Riverside, hebben een unieke vloeibare brandstof ontwikkeld die elektrische stroom nodig heeft om te ontsteken. In tegenstelling tot traditionele brandstoffen reageert deze innovatieve brandstof niet op vlammen en veroorzaakt geen accidentele brand tijdens opslag of transport, waardoor het een "veilige" vloeibare brandstof is.
"De brandstof die we gewoonlijk gebruiken is niet erg veilig. Hij kan ontbranden nadat hij is verdampt, en het is moeilijk om dat te voorkomen", zegt Yujie Wang, promovendus in de chemische technologie van de UCR en co-auteur van een nieuw artikel over deze brandstof. "Als brandstof brandt, is het niet de vloeistof zelf die brandt. In plaats daarvan zijn het de vluchtige brandstofmoleculen die boven de vloeistof zweven en ontbranden als ze in contact komen met zuurstof en vlammen. Het verwijderen van de zuurstofbron kan de vlam doven, maar dat is moeilijk om buiten de motor te doen. Als je een lucifer in een plas benzine op de grond gooit, brandt de damp van de benzine. Je kunt de damp ruiken en meteen weten dat deze vluchtig is, en als je dat kunt Als je de damp onder controle houdt, kun je bepalen of de brandstof brandt."
In het artikel van de Journal of the American Chemical Society wordt beschreven hoe het team de brandstof heeft gemaakt, en meer technische details zijn opgenomen in hun patentaanvraag.
De basis van de nieuwe brandstof zijn ionische vloeistoffen, dit zijn vloeibare zouten. "Het is vergelijkbaar met het zout dat we gebruiken om voedsel op smaak te brengen, namelijk natriumchloride. Het zout dat we in dit project hebben gebruikt, heeft een lager smeltpunt dan keukenzout, een lagere dampdruk en het is biologisch," zei Wang.
Eenmaal in het laboratorium paste het team het recept van de ionische vloeistof aan om het chloor te vervangen door perchloraat. Vervolgens staken ze de vloeistof aan met een aansteker, die heet genoeg was om te verbranden als hij zou branden.
Vervolgens probeerde het team een spanning aan te leggen en deze vervolgens met een lichtere vlam te ontsteken. Het ontbrandde daadwerkelijk en zodra de stroom was uitgeschakeld, verdween de vlam. Vervolgens konden ze het proces keer op keer herhalen: spanning aanleggen, rook zien, de rook ontsteken om hem te laten branden en vervolgens de stroom uitschakelen, waardoor de brandstof een snel start- en stopsysteem kreeg.
Door meer spanning aan een vloeistof toe te voegen, ontstaat een grotere vlam die meer energie afgeeft. Daarom kan deze methode ook functioneren als een meet- of smoorsysteem in een motor.
"Verbranding kan op deze manier worden gemeten, en het uitschakelen van de spanning werkt als een dodemansschakelaar - een veiligheidsfunctie die de machine automatisch uitschakelt als de operator arbeidsongeschikt raakt", zegt Michael Zachariah, hoogleraar chemische technologie aan de UCLA en corresponderend auteur van het artikel.
In theorie zou ionische vloeibare brandstof in elk type voertuig kunnen worden gebruikt. Er zijn echter nog enkele vragen die moeten worden beantwoord voordat commercialisering kan worden bereikt. De brandstof moet in verschillende motortypen worden getest en de efficiëntie ervan moet worden bepaald.
"Een van de interessante eigenschappen van ionische vloeistoffen is dat ze kunnen worden gemengd met conventionele brandstoffen en toch hun eigenschappen behouden", zei Zakaria. "Maar er is meer onderzoek nodig om te begrijpen welke hoeveelheden ionische vloeistoffen kunnen worden gemengd en niet-ontvlambaar kunnen worden gemaakt."
Hoewel er veel aspecten van de vloeistof zijn die verder moeten worden onderzocht, is het team blij dat ze een brandstof hebben kunnen creëren die veilig is en onbedoelde branden vermijdt.
"Het zal zeker duurder zijn dan de huidige manier om brandstoffen te produceren. Deze verbindingen worden meestal niet in batches geproduceerd, maar als dat wel het geval zou zijn, zouden de kosten lager zijn", zei Zakaria. "Hoe competitief is dat? Ik weet het niet. Maar als veiligheid belangrijk is, is dit een van de belangrijkste aspecten. Als je een veilig product maakt, zijn er voordelen die verder gaan dan het eindresultaat."