Ciencias

Los científicos desarrollan combustible líquido que no provoca incendios

Los ingenieros de UC Riverside han creado un combustible líquido único que se enciende únicamente mediante corriente eléctrica, lo que aumenta la seguridad al eliminar los riesgos de incendio accidental. Este combustible innovador, basado en un líquido iónico modificado, permite una combustión controlada y podría revolucionar potencialmente la seguridad de los vehículos, aunque se necesitan más investigaciones y consideraciones de costes. Bomberos apagando las llamas en una gasolinera. Crédito: Thomas Hawk

Los ingenieros químicos de UC Riverside han desarrollado un combustible líquido único que requiere corriente eléctrica para encenderse. A diferencia de los combustibles convencionales, este combustible innovador no reacciona a las llamas y no puede provocar incendios accidentales durante el almacenamiento o el transporte, es un combustible líquido “seguro”.

“El combustible que utilizamos normalmente no es muy seguro. Se evapora y puede incendiarse, y es difícil detenerlo”, dijo Yujie Wang, estudiante de doctorado en ingeniería química de la UCR y coautor de un nuevo artículo sobre el combustible. “Es mucho más fácil controlar la inflamabilidad de nuestro combustible y evitar que se queme cuando le quitamos el voltaje”.

El artículo del Journal of the American Chemical Society describe cómo el equipo creó el combustible y también se incluyen detalles técnicos adicionales en la patente que presentaron.

Controlar la combustión de combustible con electricidad.

Cuando el combustible arde, no es el líquido en sí el que arde. En cambio, son las moléculas de combustible volátiles que flotan sobre el líquido las que se encienden al entrar en contacto con el oxígeno y la llama. Quitar una fuente de oxígeno extinguirá la llama, pero esto es difícil de hacer fuera del motor.

“Si arrojas una cerilla a un charco de gasolina en el suelo, lo que arde es el vapor del gas. Puedes oler ese vapor y saber instantáneamente que es volátil”, dijo Prithwish Biswas, estudiante de doctorado en ingeniería química de la UCR y primer autor del artículo. «Si puedes controlar el vapor, puedes controlar si el combustible se quema».

Líquido iónico: el núcleo del nuevo combustible

La base del nuevo combustible es un líquido iónico, que es una forma de sal licuada. «Es similar a la sal que usamos para dar sabor a los alimentos, que es cloruro de sodio», dijo Wang. «Lo que utilizamos en este proyecto tiene un punto de fusión más bajo que la sal de mesa, baja presión de vapor y es orgánico».

Una vez en el laboratorio, el equipo modificó la fórmula del líquido iónico, sustituyendo el cloro por perclorato. Luego usaron un encendedor para ver si el líquido resultante ardía. «La temperatura de un encendedor normal es lo suficientemente alta como para que si fuera a arder, se habría quemado», dijo Wang.

Luego, el equipo intentó aplicar voltaje seguido de una llama de encendedor, que se encendió. «Tan pronto como cortamos la corriente, la llama desapareció y pudimos repetir este proceso una y otra vez: aplicando voltaje, viendo humo, encendiendo el humo para que ardiera y luego apagándolo», dijo Wang. «Estábamos entusiasmados de encontrar un sistema que pudiéramos iniciar y detener muy rápidamente».

Diagrama que describe el proceso de encendido y extinción de llamas con líquido iónico.

Diagrama que representa el proceso de encendido y extinción de llamas con líquido iónico. Crédito: Sociedad Química Estadounidense

Agregar más voltaje al líquido resultó en llamas más grandes con mayor producción de energía. Como tal, el enfoque también podría funcionar como sistema de medición o aceleración en un motor.

«Se puede medir la combustión de esta manera, y cortar el voltaje funciona como un interruptor de hombre muerto: una característica de seguridad que apaga automáticamente una máquina si el operador queda incapacitado», dijo Michael Zachariah, distinguido profesor de ingeniería química en la UCR y corresponsal. autor del artículo.

Aplicaciones potenciales y futuras investigaciones.

En teoría, el combustible líquido iónico podría utilizarse en cualquier tipo de vehículo. Sin embargo, todavía quedan preguntas por responder antes de que pueda comercializarse. Sería necesario probar el combustible en varios tipos de motores y determinar su eficiencia.

Una propiedad interesante del líquido iónico es que puede mezclarse con combustible convencional y seguir comportándose como si estuviera solo. «Pero es necesario realizar más investigaciones para comprender qué porcentaje se puede mezclar y aun así no ser inflamable», dijo Zachariah.

Si bien hay varias áreas para futuras investigaciones sobre el líquido, el equipo está entusiasmado de haber producido un combustible que está a salvo de incendios accidentales e involuntarios.

“Eso definitivamente sería más caro que la forma en que fabrican combustibles actualmente. Estos compuestos normalmente no se producen a granel, pero si lo hicieran, el costo bajaría”, dijo Zachariah.

“¿Qué tan competitivo sería? No sé. Pero si la seguridad es importante, éste es un aspecto importante. Si haces algo seguro, habrá un beneficio que va más allá del resultado final”, dijo Zachariah.

Referencia: “Modulación electroquímica de la inflamabilidad de combustibles líquidos iónicos” por Prithwish Biswas, Yujie Wang, Erik Hagen y Michael R. Zachariah, 24 de julio de 2023. Revista de la Sociedad Química Estadounidense.
DOI: 10.1021/jacs.3c04820

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Prudencia Febo

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