加州大学河滨分校的工程师们发明了一种独特的液体燃料，它只通过电流点燃，通过消除意外火灾风险来提高安全性。这种基于改性离子液体的创新燃料可以控制燃烧，并有可能彻底改变车辆的安全性，但还需要进一步的研究和成本考虑。消防队员正在扑灭加油站的火焰。来源:Thomas Hawk
加州大学河滨分校的化学工程师开发了一种独特的液体燃料，需要电流才能点燃。与传统燃料不同，这种创新燃料不会对火焰产生反应，也不会在储存或运输过程中引发意外火灾，是一种“安全”的液体燃料。
“我们通常使用的燃料不是很安全。它会蒸发并点燃，这很难阻止，”UCR化学工程博士生王玉杰说，他是一篇关于这种燃料的新论文的合著者。“当我们去除电压时，控制燃料的可燃性和停止燃烧要容易得多。”
发表在《美国化学学会杂志》上的论文描述了该团队是如何制造这种燃料的，他们提交的专利文件中也包含了额外的技术细节。
当燃料燃烧时，燃烧的不是液体本身。相反，盘旋在液体上方的挥发性燃料分子在接触氧气和火焰时被点燃。除去氧气源会熄灭火焰，但这很难在发动机外做到。
“如果你把一根火柴扔进地上的汽油池，燃烧的是汽油的蒸气。你可以闻到那种蒸汽，你马上就知道它是挥发性的，”UCR化学工程博士生、该论文的第一作者普里思维什·比斯瓦斯说。“如果你能控制蒸汽，你就能控制燃料是否燃烧。”
这种新燃料的基础是一种离子液体，它是一种液态盐。王说:“它和我们用来调味食物的盐很相似，那就是氯化钠。”“我们在这个项目中使用的这种盐的熔点比食盐低，蒸气压低，而且是有机的。”
进入实验室后，研究小组修改了离子液体的配方，用高氯酸盐代替氯。然后，他们用打火机来观察产生的液体是否会燃烧。“普通打火机的温度足够高，如果它要燃烧，它就会燃烧，”王说。
接下来，研究小组尝试了一个电压加一个打火机的火焰，它确实点燃了。王说:“一旦我们切断电流，火焰就消失了，我们可以一遍又一遍地重复这个过程——施加电压，看到烟雾，点燃烟雾，然后关闭它。”“我们很高兴能找到一个可以快速启动和停止的系统。”
用离子液体点燃和熄灭火焰的过程。资料来源:美国化学学会
给液体增加更多的电压会导致更大的火焰和更多的能量输出。因此，这种方法也可以像发动机中的计量或节流系统一样发挥作用。
“你可以用这种方法测量燃烧，切断电压就像一个死人开关——一个安全功能，如果操作员失去能力，它会自动关闭机器，”加州大学洛杉矶分校的杰出化学工程教授、相应论文的作者迈克尔·扎卡里亚(Michael Zachariah)说。
理论上，离子液体燃料可以用于任何类型的交通工具。然而，在商业化之前，仍有一些问题需要解决。这种燃料需要在不同类型的发动机中进行测试，并需要确定其效率。
离子液体的一个有趣的特性是，它可以与传统燃料混合，并且仍然按照它自己的方式运行。撒迦利亚说:“但还需要进一步的研究，以了解混合多少比例才能使其不易燃。”
尽管这种液体还有很多领域需要进一步研究，但研究小组很高兴能制造出一种不会发生意外火灾的燃料。
“这肯定会比他们目前制造燃料的方式更昂贵。这些化合物通常不会批量生产，但如果批量生产，成本就会下降。”
“竞争会有多激烈?我不知道。但如果安全是重要的，这是一个主要方面。你让某种东西变得安全，那么它带来的好处就会超出底线。”
参考文献:“离子液体燃料可燃性的电化学调制”，作者:Prithwish Biswas, Yujie Wang, Erik Hagen和Michael R. Zachariah, 2023年7月24日，美国化学学会杂志。DOI: 10.1021 / jacs.3c04820
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