الوقود المشتعل كهربائياً: هل سيكون مستقبل الطاقة الآمنة؟

صمم المهندسون الكيميائيون في ريفرسايد بجامعة كاليفورنيا وقودًا يشتعل فقط ‏باستخدام التيار الكهربائي. وبما أنه لا يتفاعل مع النيران ولا يمكنه إشعال حرائق ‏عرضية أثناء التخزين أو النقل، فهو وقود سائل "آمن".‏

وقال يوجي وانغ، طالب دكتوراه في الهندسة الكيميائية في جامعة كاليفورنيا ‏والمؤلف المشارك لورقة بحثية جديدة حول الوقود: "الوقود الذي نستخدمه عادة ‏ليس آمنًا للغاية. فهو يتبخر ويمكن أن يشتعل، ومن الصعب إيقاف ذلك. فمن ‏الأسهل بكثير التحكم في قابلية اشتعال الوقود لدينا ومنعه من الاحتراق عندما نزيل ‏الجهد الكهربي.‏

ووصفت الورقة البحثية التي نشرتها مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية كيفية قيام ‏الفريق بتصنيع الوقود، كما تم تضمين تفاصيل فنية إضافية في براءة الاختراع التي ‏قدموها.‏

وعندما يحترق الوقود، لا يحترق السائل نفسه. وبدلاً من ذلك، فإن جزيئات الوقود ‏المتطايرة التي تحوم فوق السائل هي التي تشتعل عند ملامستها للأكسجين واللهب. ‏ستؤدي إزالة مصدر الأكسجين إلى إطفاء اللهب، لكن من الصعب القيام بذلك ‏خارج المحرك

هنا يتيح الجهد الكهربائي الحالي للوقود أن يتبخر ويشتعل. يتم إلغاء تنشيطه ‏وينطفئ الوقود. حقوق الصورة: الجمعية الكيميائية الأمريكية. فيديو قصير عن ‏الإشعال والإطفاء موجود على هذا الرابط.‏

وأوضح بريثويش بيسواس، طالب دكتوراه في الهندسة الكيميائية بجامعة كاليفورنيا ‏والمؤلف الأول للورقة البحثية، "إذا ألقيت عود ثقاب في بركة من البنزين على ‏الأرض، فإن بخار الغاز هو الذي يحترق. يمكنك شم هذا البخار وتعرف على ‏الفور أنه متطاير. إذا كنت تستطيع التحكم في البخار، يمكنك التحكم فيما إذا كان ‏الوقود يحترق أم لا.

وأساس الوقود الجديد عبارة عن سائل أيوني، وهو عبارة عن شكل من أشكال ‏الملح المسال. وقال وانغ: "إنه يشبه الملح الذي نستخدمه لإضفاء نكهة على الطعام، ‏وهو كلوريد الصوديوم". "إن المادة التي استخدمناها في هذا المشروع لها نقطة ‏انصهار أقل من ملح الطعام، وضغط بخار منخفض، وهي عضوية."‏

وبمجرد وصولهم إلى المختبر، قام الفريق بتعديل صيغة السائل الأيوني، واستبدال ‏الكلور بالبيركلورات. ثم استخدموا ولاعة سجائر لمعرفة ما إذا كان السائل الناتج ‏سيحترق. وقال وانغ: "درجة حرارة الولاعة العادية مرتفعة بما فيه الكفاية، وإذا ‏كانت ستحترق، فإنها ستحترق".‏

وبعد ذلك، حاول الفريق تطبيق الجهد الكهربي متبوعًا بلهب ولاعة، والذي اشتعل ‏بالفعل. وقال وانغ: "بمجرد أن أغلقنا التيار، انطفأ اللهب، وتمكنا من تكرار هذه ‏العملية مرارا وتكرارا - تطبيق الجهد، ورؤية الدخان، وإشعال الدخان حتى ‏يحترق، ثم إطفائه". . "كنا متحمسين لإيجاد نظام يمكننا البدء فيه والتوقف عنه ‏بسرعة كبيرة."‏

وأدت إضافة المزيد من الجهد إلى السائل إلى ظهور لهب أكبر مع إنتاج المزيد من ‏الطاقة. وعلى هذا النحو، يمكن أن يعمل هذا النهج أيضًا كنظام قياس أو خنق في ‏المحرك.

وقال مايكل زكريا، أستاذ الكيمياء المتميز: "يمكنك قياس الاحتراق بهذه الطريقة، ‏وسيعمل قطع الجهد مثل مفتاح الرجل الميت - وهي ميزة أمان تقوم بإيقاف تشغيل ‏الآلة تلقائيًا في حالة عجز المشغل". الهندسة في جامعة كاليفورنيا ومؤلف الورقة ‏المقابلة.‏

ومن الناحية النظرية، يمكن استخدام الوقود السائل الأيوني في أي نوع من ‏المركبات. ومع ذلك، لا تزال هناك أسئلة تحتاج إلى إجابة قبل أن يتم تسويقها ‏تجاريًا. ويجب اختبار الوقود في أنواع مختلفة من المحركات وتحديد كفاءته.

ومن الخصائص المثيرة للاهتمام للسائل الأيوني أنه يمكن مزجه مع الوقود التقليدي ‏ويظل يتصرف بالطريقة التي يعمل بها من تلقاء نفسه. وقال زكريا: "لكن هناك ‏حاجة إلى إجراء أبحاث إضافية لفهم النسبة المئوية التي يمكن خلطها مع الحفاظ ‏على عدم قابليتها للاشتعال".‏
وعلى الرغم من وجود عدد من المجالات لإجراء المزيد من الأبحاث حول السائل، ‏إلا أن الفريق متحمس لصنع وقود آمن من الحرائق العرضية وغير المقصودة.‏

‏"سيكون هذا بالتأكيد أكثر تكلفة من الطريقة التي يصنعون بها الوقود حاليًا. وقال ‏زكريا: "لا يتم إنتاج هذه المركبات عادة بكميات كبيرة، ولكن إذا تم إنتاجها، ‏فسوف تنخفض التكلفة".‏

‏"إلى أي مدى ستكون المنافسة؟ لا أعرف. ولكن إذا كانت السلامة مهمة، فهذا ‏جانب رئيسي من هذا. قال زكريا: "إذا جعلت شيئًا آمنًا، فستكون هناك فائدة ‏تتجاوز الحد الأدنى".‏

هذه فكرة تماما! من المؤكد أن تكون هناك أسواق يعتبر فيها هذا النوع من الوقود ‏فكرة جيدة جدًا. إن تكلفة الطاقة الإضافية البالغة 4% للتيار لا تبدو مرتفعة للغاية، ‏حتى يفكر المرء في المحركات ذات الإنتاج الكبير. 4% بقوة 400 حصان يعد ‏عبئًا كبيرًا.

ما هي السمات الأخرى التي قد تكون ذات صلة هي ذات أهمية أيضًا. لا يوضح ‏المقال والبيانات الصحفية ما إذا كانت مدة صلاحية الوقود تزيد أو تنقص. يمكن ‏للمرء أن يتوقع أنه مع حالة البخار التي يتم التحكم فيها بشكل كامل، سيكون الوقود ‏طازجًا لفترة أطول.

إنها فكرة جديدة جدًا، وكما ذكرنا، لا يتم إنتاج بعض المكونات بكميات كبيرة. ‏سوف يستغرق الأمر بعض الوقت حتى يتم معرفة أو فهم كل الإمكانات بالكامل. ‏هناك الكثير من الإمكانات هناك بالفعل، فلنأمل أن يتم العثور على المزيد وملاحظة ‏المزيد قريبًا