马德里卡洛斯三世大学 “超贫”氢火焰在非常窄的燃烧室中的传播
左边的图像显示火焰垂直向下传播；右边的正朝着相反的方向燃烧
深色标记显示火焰所经过的路径，而较亮的部分显示尚未燃烧的氢气
信用:维加-洛佩斯，《物理评论快报》(2020年)
氢气火焰甚至可以在很少的燃料下，在令人惊讶的狭窄间隙内传播，并可以扩展成分形图案
这是这种气体燃烧时出人意料的物理行为，由马德里卡洛斯三世大学(UC3M)的研究人员领导的一个科学小组已经检测到了这种现象
这些结果有助于提高氢动力装置的安全性
发表在最新一期《物理评论快报》上的这项研究详细介绍了实验结果，这些实验表明氢火焰可以在比以前想象的更极端的条件下存活
在这项研究中，由加州大学3M分校热能与流体工程系的费尔南多·韦加、爱德华多·费尔南德斯·塔拉索和马里奥·桑切斯·桑斯领导，马德里理工大学(UPM)的丹尼尔·马丁内斯·鲁伊斯、卡尔斯鲁厄理工学院(德国)的迈克·库兹涅佐夫和支持科学有限公司(德国)的约阿希姆·格鲁内也参加了研究
“我们的文章表明，氢火焰能够在一毫米左右的非常狭窄的空间内传播，造成不良和危险的情况，”费尔南多·韦加如是解释说，他是进行了大量实验工作的研究人员之一
使用氢气作为燃料有助于减少二氧化碳的排放，但是它的储存和运输会有一定的风险
在这项研究中，研究人员根据经验表明，这种气体可以在意外情况下燃烧
为此，研究小组在几毫米宽的空间内测试了气体燃料的稀释度，发现即使氢气的体积浓度只有5%，它也能稳定燃烧
分形结构 氢火焰几乎肉眼看不见，辐射热很少，因此很难被探测到
为了做到这一点，研究人员使用了一种特殊的方法来跟踪它们的运动，并使用高速摄像机来跟踪火焰传播过程中的路径
他们证实，它们在传播时形成了一条分形路径，也就是说，它们采用了一种基本结构在不同尺度上重复的几何形式
马里奥·桑切斯·桑斯指出:“视频记录揭示了这种分形路径，它精确地允许火焰在燃烧时高效地获取新燃料。”
氢气是一种清洁高效的能源，因此，基于其使用的能源生产技术将在不久的将来大幅增加
因此，“他们的设计和安全协议必须考虑到这些新的传播方式，”UPM ETSI航空航天工程学院教授丹尼尔·马丁内斯·鲁伊斯说
这些结果对设计储氢系统的工程团队很有用，他们需要考虑到氢气的极端易燃性，即使是在非常狭窄的空间
例如，氢燃料电池被用作汽车和摩托车的能源
马里奥·桑切斯·桑斯补充道:“氢气泄漏及其在有限空间内的积聚会导致这种类型的火焰。”
据研究人员称，需要更多这类研究来评估氢动力汽车和其他相关设备泄漏的安全性
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，加快氢基能源技术的开发和使用似乎势在必行
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