211service.com
Potężna obietnica zagadkowego nowego mikroskopijnego silnika spalinowego
Silniki odegrały kluczową rolę w uprzemysłowieniu świata. Trudno wyobrazić sobie innowację, która miałaby większy wpływ.
Dzisiejszy trend zmierza w kierunku mniejszych, bardziej wydajnych silników. Istnieją silniki odrzutowe wielkości filiżanek do kawy napędzające autonomiczne samoloty i potężne silniki elektryczne, dzięki którym dziecięce helikoptery są bardziej użyteczne niż wszystko, co było możliwe jeszcze 10 lat temu.
Istnieją jednak dobre powody, by sądzić, że w najbliższym czasie silniki spalinowe prawdopodobnie nie staną się znacznie mniejsze. Silniki spalinowe stają się bardzo nieefektywne, ponieważ stają się mniejsze, ponieważ ciepło ucieka szybciej. Jest to nieunikniony wynik sposobu, w jaki objętość i powierzchnia zmieniają się względem siebie, gdy rzeczy stają się mniejsze. (Ten sam efekt jest powodem, dla którego myszy mają trudności z utrzymaniem ciepła, podczas gdy słonie mają trudności z ochłodzeniem).
Tak więc większość mikrosiłowników polega na innych efektach, aby wytworzyć siłę. Istnieją dwie główne kategorie: siły cieplne, które zwykle są powolne, oraz siły elektrostatyczne, które zwykle są słabe. Potrzebne jest coś mocniejszego i szybszego.
Dzisiaj Witalij Svetovoy z University of Twente twierdzi, że odkrył zupełnie nowy mechanizm wytwarzania sił w mikroskali, które są zarówno potężne, jak i szybkie. I chociaż nie rozumieją jeszcze w pełni tego mechanizmu, uważają, że opiera się on na dysocjacji wody na gazowy wodór i tlen oraz jej rekombinacji z powrotem w wodę.
Ci faceci zbudowali nawet mikrosilnik demonstrujący to zjawisko. Mówi się, że ten siłownik jest pierwszym krokiem do prawdziwie mikroskopijnych silników spalinowych.
Nowy silnik do mikrospalania jest w zasadzie prosty. Składa się z maleńkiej komory wypełnionej wodą i zawierającej parę elektrod podłączonych do obwodu. Przepływ prądu przez obwód powoduje dysocjację wody na tlen i wodór, które następnie tworzą nanopęcherzyki.
Chociaż te pęcherzyki są zbyt małe, aby je zobaczyć, objętość gazu dramatycznie zwiększa ciśnienie w komorze, powodując deformację membrany na jednym końcu. To generuje siłę.
Gdy prąd ustaje, ciśnienie gwałtownie spada. Tak szybko, że naukowcy nie są do końca pewni dlaczego. Z pewnością jest to zbyt szybkie dla konwencjonalnych procesów, takich jak dyfuzja gazu z komory lub ponowne rozpuszczenie się w cieczy.
Ale Svetovoy i myślą, że wiedzą, co się dzieje. Ich pomysł polega na tym, że po wyłączeniu prądu wodór i tlen w nanopęcherzykach ulegają spontanicznemu spalaniu, przekształcając się z powrotem w wodę. To właśnie spalanie i usuwanie gazu powoduje tak szybki spadek ciśnienia.
Niezależnie od mechanizmu, stosują one napięcie/prąd przemienny o częstotliwości 50 kHz, aby stworzyć swój silnik. Wytwarza to stałe źródło pęcherzyków do spalania i powoduje wibracje membrany w przód iw tył, które można wykorzystać do wykonywania pracy. Voila! Mikroskopijny silnik spalinowy.
To ekscytujący rozwój, który obiecuje niezliczone możliwości. Svetovoy i spółka nie opisują żadnych potencjalnych zastosowań swoich nowych silników mikrospalinowych, więc pozostawiam to czytelnikom Przegląd technologii MIT . Pomysły proszę w komentarzach poniżej.
Nr ref.: http://arxiv.org/abs/1402.7101 : Nowy typ mikrosilnika wykorzystującego wewnętrzne spalanie wodoru i tlenu