Chemieingenieure der University of California, Riverside, haben einen einzigartigen flüssigen Brennstoff entwickelt, der zum Zünden elektrischen Strom benötigt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftstoffen reagiert dieser innovative Kraftstoff nicht auf Flammen und verursacht bei Lagerung oder Transport keine unbeabsichtigten Brände, was ihn zu einem „sicheren“ flüssigen Kraftstoff macht.
„Der Kraftstoff, den wir normalerweise verwenden, ist nicht sehr sicher. Er kann sich entzünden, nachdem er verdampft ist, und es ist schwierig, das zu verhindern“, sagte Yujie Wang, Doktorand im Chemieingenieurwesen der UCR und Mitautor einer neuen Arbeit über diesen Kraftstoff. „Wenn Kraftstoff verbrennt, brennt nicht die Flüssigkeit selbst. Stattdessen werden die flüchtigen Kraftstoffmoleküle, die über der Flüssigkeit schweben, entzündet, wenn sie mit Sauerstoff und Flammen in Kontakt kommen. Das Entfernen der Sauerstoffquelle kann die Flamme löschen, aber das ist außerhalb des Motors schwierig zu bewerkstelligen. Wenn man ein Streichholz in eine Benzinlache auf dem Boden wirft, brennt der Benzindampf. Man kann den Dampf riechen und weiß sofort, dass er flüchtig ist, und wenn man kann, ist das der Fall.“ Wenn Sie den Dampf steuern, können Sie steuern, ob der Kraftstoff verbrennt.
Der Artikel im Journal of the American Chemical Society beschreibt, wie das Team den Kraftstoff herstellte, und weitere technische Details sind in ihrer Patentanmeldung enthalten.
Die Basis des neuen Kraftstoffs sind ionische Flüssigkeiten, das sind verflüssigte Salze. „Es ähnelt dem Salz, das wir zum Würzen von Lebensmitteln verwenden, nämlich Natriumchlorid. Das Salz, das wir in diesem Projekt verwendet haben, hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als Speisesalz, einen niedrigeren Dampfdruck und ist biologisch“, sagte Wang.
Im Labor änderte das Team die Rezeptur der ionischen Flüssigkeit, um das Chlor durch Perchlorat zu ersetzen. Dann zündeten sie die Flüssigkeit mit einem Feuerzeug an, das so heiß war, dass es brennen würde, wenn es brennen würde.
Als nächstes versuchte das Team, eine Spannung anzulegen und sie dann mit einer leichteren Flamme zu entzünden. Es entzündete sich tatsächlich, und sobald der Strom abgeschaltet wurde, verschwand die Flamme. Anschließend konnten sie den Vorgang immer wieder wiederholen: Spannung anlegen, Rauch sehen, den Rauch entzünden, damit er brennt, und dann den Strom abschalten, wodurch der Brennstoff ein schnelles Start- und Stoppsystem erhält.
Wenn einer Flüssigkeit mehr Spannung zugeführt wird, entsteht eine größere Flamme, die mehr Energie abgibt. Daher kann dieses Verfahren auch wie ein Dosier- oder Drosselsystem in einem Motor funktionieren.
„Auf diese Weise kann die Verbrennung gemessen werden, und das Abschalten der Spannung wirkt wie ein Totmannschalter – eine Sicherheitsfunktion, die die Maschine automatisch abschaltet, wenn der Bediener handlungsunfähig wird“, sagte Michael Zachariah, angesehener Professor für Chemieingenieurwesen an der UCLA und korrespondierender Autor des Artikels.
Theoretisch könnte ionischer Flüssigkraftstoff in jedem Fahrzeugtyp verwendet werden. Es müssen jedoch noch einige Fragen beantwortet werden, bevor eine Kommerzialisierung erreicht werden kann. Der Kraftstoff muss in verschiedenen Motortypen getestet und seine Effizienz ermittelt werden.
„Eine der interessanten Eigenschaften ionischer Flüssigkeiten ist, dass sie mit herkömmlichen Kraftstoffen gemischt werden können und trotzdem ihre Eigenschaften behalten“, sagte Zakaria. „Aber es bedarf weiterer Forschung, um zu verstehen, welche Anteile ionischer Flüssigkeiten gemischt und nicht brennbar gemacht werden können.“
Obwohl es viele Aspekte der Flüssigkeit gibt, die noch weiter erforscht werden müssen, freut sich das Team, dass es gelungen ist, einen Brennstoff zu schaffen, der sicher ist und unbeabsichtigte Brände vermeidet.
„Es wird definitiv teurer sein als die derzeitige Art der Kraftstoffproduktion. Diese Verbindungen werden normalerweise nicht in Chargen hergestellt, aber wenn sie es wären, würden die Kosten gesenkt“, sagte Zakaria. „Wie wettbewerbsfähig ist das? Ich weiß es nicht. Aber wenn Sicherheit wichtig ist, ist dies einer der Hauptaspekte. Wenn man ein sicheres Produkt herstellt, gibt es Vorteile, die über das Endergebnis hinausgehen.“