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一项研究分析了氢火焰的意外行为

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氢火焰即使在燃料极少的情况下也可以在令人惊讶的狭窄间隙内传播,并且可以扩展成分形图案。这是这种气体燃烧时意外的物理行为,这是由马德里卡洛斯三世大学(UC3M)的研究人员领导的科研小组检测到的。这些结果可以帮助提高氢动力设备的安全性。

该研究发表在最新版的《物理评论快报》上,详细介绍了实验结果,这些实验表明氢火焰可以在比以前认为的更极端的条件下生存。在这项研究中,由UC3M热力和流体工程系的Fernando Veiga,EduardoFernández-Tarrazo和MarioSánchezSanz,马德里政治大学(UPM)的DanielMartínezRuiz,卡尔斯鲁厄技术学院的Mike Kuznetsov领导(德国)和Pro-Science GmbH(德国)的Joachim Grune也参加了会议。

“我们的文章表明,氢火焰能够在非常狭窄的毫米左右空间中传播,从而造成不良后果和危险局面,”进行了大量实验工作的研究人员之一费尔南多·韦加(Fernando Veiga)解释说。

使用氢作为燃料可以帮助减少二氧化碳的排放,但是其储存和运输可能存在一定的风险。在这项研究中,研究人员凭经验表明,气体会在意外情况下燃烧。为此,该团队在仅几毫米宽的空间中测试了气态燃料的稀释液,发现即使氢的浓度仅为体积的5%,氢也可以稳定燃烧。

分形结构

氢火焰几乎是肉眼看不见的,并且几乎不散发辐射热,这使它们很难被发现。为此,研究人员使用了一种特殊的方法来追踪其运动,并使用高速摄像头来追踪火焰传播过程中的火焰路径。他们证实,它们在传播时会形成分形路径,也就是说,它们采用其基本结构在不同尺度上重复的几何形式。“该录像显示了这一分形路径,这正是允许火焰到新的燃油效率作为访问它燃烧,”马里奥·桑切斯·桑斯指出。

氢构成清洁高效的能源,因此,基于氢的使用的能源发电技术将在不久的将来显着增加。因此,芬欧汇川(UPM)航空航天工程学院ETSI航空与航天工程学院教授DanielMartínezRuiz指出,“其设计和安全协议必须考虑到这些新的传播途径。”

这些结果对于设计储氢系统的工程团队很有用,即使在非常狭窄的空间中,也需要考虑其极高的可燃性。氢燃料电池被用作例如汽车和摩托车中的能源。马里奥·桑切斯·桑兹(MarioSánchezSanz)补充说:“氢气泄漏及其在密闭空间中的积聚可能导致这类火焰。”

研究人员认为,需要进行更多此类研究来评估与氢动力车辆和其他相关设备的泄漏有关的安全性。最重要的是,在当今需要减少温室气体排放和应对气候变化的背景下,似乎有必要加快氢基能源技术的开发和使用。

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