CAREER:Understanding Sponteneous Combustion of Hydrogen and Oxygen in Nanobubbles

职业:了解纳米气泡中氢和氧的自燃

基本信息

  • 批准号:
    1254648
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-03-01 至 2019-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract1254648Qiao, LiThe proposed study is focused on ignition and combustion of hydrogen and oxygen in nano-sized confinements formed by water nano-bubbles, which are generated by electrolysis. It is hypothesized that ignition and combustion results from either (1) the confinement shortening the effective mean free path resulting in higher rates of molecular collision, reaction, and heat release to overcome the significant heat loss commonly encountered in small combustion devices, or (2) the pressure increase during the collapse of the water bubble resembling that in a rapid compression machine that leads to ignition and combustion of the reactant mixture. Experimental efforts concentrate on measurements of bubble size, growth dynamics, and temperature within the bubble. Scanning laser-Doppler vibrometry is used for determining bubble size and evolution, while micro fabrication techniques are used to produce nano-scale thermometer suitable for the associated small time and spatial length scales. The study is aimed at bridging the gap between nano-science and traditional combustion science that are usually associated with systems of much larger scales such as engines. Potential benefits include understanding ignition and combustion at truly nano-scales, with applications in small energy systems and machinery and fire safety. A Molecular Dynamics approach is adopted for determining the pressure and chemical reactions of the H2/O2 mixture within the nano-bubble To help alleviate the difficulties in the proposed small-scale experiments. The educational program calls for education of the public, dissemination of research through a popular nano-science website, research opportunities for undergraduate students, and recruitment and mentoring of woman engineering graduate students.
摘要11254648qiao,fithe拟议的研究集中在由水纳米泡形成的纳米尺寸约束中的氢和氧气的点火和燃烧,这是由电解产生的。 假设点火和燃烧是由(1)限制缩短的有效平均自由路径,从而导致较高的分子碰撞速率,反应和热量释放,以克服在小型燃烧设备中通常遇到的重大热量损失,或(2)在燃料泡沫崩溃时,燃烧机的崩溃时会增加燃烧机的压力,并导致了燃烧的燃烧量和燃烧量。 实验努力集中在气泡大小,生长动力学和气泡内温度的测量上。 扫描激光多普勒振动法用于确定气泡尺寸和演变,而微制造技术用于生产适合相关的小时间和空间长度尺度的纳米级温度计。 该研究旨在弥合纳米科学和传统燃烧科学之间的差距,这些差距通常与更大尺度(例如发动机)的系统相关。 潜在的好处包括了解真正的纳米级点火和燃烧,并在小型能源系统以及机械和消防安全中应用。 采用了一种分子动力学方法来确定纳米泡中H2/O2混合物的压力和化学反应,以帮助减轻所提出的小规模实验中的困难。 该教育计划要求对公众进行教育,通过流行的纳米科学网站传播研究,针对本科生的研究机会以及招募和指导女性工程研究生。

项目成果

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  • 通讯作者:
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