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最近想到的一種龍息實現方式
過程有些冗餘了,尤其是組分和步驟意義不明確。
氣體燃燒劑擴散過快,不利於增大射程,甲烷儲存困難,一個更好的選擇是不含氧化劑的單組元液體自燃縱火劑。
一些提示與可能方向:
1. 燃燒是自由基反應,不要只考慮燃點,達不到燃點能提供自由基也能引發反應,使用催化劑可進一步降低條件。
2. 使用黏附性液體以及凝膠燃燒劑的殺傷縱火效果優於氣體燃燒劑。
3. 點火步驟可以省去,可以優先考慮有機金屬化合物如三乙基鋁或丁基鋰等的混合物,這些化合物遇空氣自燃,當然還有其他第二選擇,如有需要可以補充。
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氣體噴出後會自動點燃也是有點難度的科學。
磷化氫,砷化氫就是常見的遇空氣自燃氣體,所以氣體自動點燃其實是比較好實現的。
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燃料物理性質非常重要: 從目前的討論和實驗中,我沒有看到在當前設定下使用常壓下氣體和固體燃料的任何優點:氣體燃料從射程和能量釋放上遠遠差於液體和固體燃料,因爲它的常壓密度通常是液體的10^{-3}數量級,極低的密度直接導致它的射流存速能力極差,同時噴口高壓幾乎必定導致出現湍流,這會導致燃料在噴口極短的範圍內和空氣充分混合燃燒,並全方位擴散,所以能作用在目標上熱密度極小,換言之就是一場煙火表演,熱量主要加熱空氣。
自由基很重要: 因爲燃燒反應是自由基反應,這意味着反應的開始是從自由基的產生,即鏈引發過程發生的,常見自由基,如羥基自由基(\mathrm{HO\cdot})有相當高的標準電極電勢(+2.8 \mathrm{V}),幾乎可以和任何常見物質發生反應,這一過程會放熱。隨後進入鏈增長過程,通常,自由基的數量是恆定的,循環消耗底物,但在燃燒中,因爲溫度的升高等原因,更多化學鍵斷開,成倍產生自由基,在討論\mathrm{H_2O_2}的語境下更特殊,因爲\mathrm{H_2O_2}的\mathrm{O\!-\!O}鍵特別弱,容易產生自由基,催化劑如\mathrm{Cu^{2+}},\mathrm{Fe^{3+}}可以輕鬆做到這一點,從而使得接觸自點火變得容易,這也是推薦使用\mathrm{H_2O_2}作爲氧化劑的原因之一。最終,因底物接近耗盡,自由基成對形成穩定分子概率增加,終止整個反應。
如何讓燃燒自發發生?
先前提到的\mathrm{Al_2Et_6}等有機金屬化合物和\mathrm{PH_3}通常是因爲極強還原性,含有弱鍵等原因容易發生自燃,\mathrm{Al_2Et_6}儲存需要嚴格無水,是強鹼,會造成一些困難。
如果使用\mathrm{H_2O_2}作爲助燃劑,以減少對燃料性質的苛求,一個選項就是離子液體,它們是常溫下是液態的鹽。爲了達到和過氧化氫接觸自引燃特性,通常陽離子選擇常見的\mathrm{1‑methylimidazole}衍生物,陰離子可以選擇\mathrm{SCN^{-}}或者\mathrm{BH_3CN^{-}},據說,\mathrm{1‑hexyl‑3‑methyl‑imidazolium} 和 \mathrm{1‑ethyl‑3‑methyl‑imidazolium} 的混合硫氰酸鹽可以在和\mathrm{H_2O_2}接觸16.7 \,\mathrm{ms}後自燃,無需催化劑。
另一條路線是添加催化劑或強還原劑到燃料中,這允許使用常見的燃料,將\mathrm{NaBH_4}添加到凝膠化的煤油中,在與\mathrm{H_2O_2}接觸後4\text{--}5\, \mathrm{ms}發生燃燒,含有硼微粒的凝膠乙醇可以做到與\mathrm{H_2O_2}接觸後1.33\, \mathrm{ms}後發生燃燒。
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