В исследовании предлагается новый тип двигателя для производства энергии, основанный на эффекте Лейденфроста — явлении, которое происходит, когда жидкость вплотную соприкасается с поверхностью, температура которой намного превышает температуру ее кипения. Этот эффект обычно проявляется в том, как вода скользит по поверхности горячей сковороды, но он также применим к твердому диоксиду углерода, широко известному как сухой лед. Блоки сухого льда могут парить над горячими поверхностями, защищенными барьером из испаренного газового пара. Исследования Нортумбрии предлагают использовать пар, создаваемый этим эффектом, для питания двигателя.
Впервые эффект Лейденфроста был адаптирован как способ сбора энергии.Этот метод имеет захватывающие последствия для работы в экстремальных и инопланетных условиях, таких как космическое пространство, где его можно использовать для обеспечения устойчивости долгосрочных исследований и колонизации за счет использования природного твердого углекислого газа в качестве ресурса, а не отходов.
Если это удастся реализовать, то будущие миссии на Марс, такие как те, что недавно появлялись в новостях, в конце концов, возможно, не должны быть «односторонними».Сухого льда на Земле не так много, но растущие данные, полученные с орбитального аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), предполагают, что это может быть природный ресурс на Марсе, о чем свидетельствует сезонное появление оврагов на поверхности красной планеты. При использовании в двигателе на базе Лейденфроста отложения сухого льда могут предоставить средства для создания будущих электростанций на поверхности Марса.
Один из соавторов исследования Нортумбрии, доктор Родриго Ледесма-Агилар, сказал: «Углекислый газ играет на Марсе ту же роль, что и вода на Земле. Это широко доступный ресурс, который подвергается циклическим фазовым изменениям под естественными колебаниями марсианской температуры. .«Возможно, будущие электростанции на Марсе будут использовать такой ресурс для сбора энергии при испарении блоков сухого льда или для направления химической энергии, извлеченной из других углеродных источников, таких как метан.
«Одно можно сказать наверняка; наше будущее на других планетах зависит от нашей способности адаптировать наши знания к ограничениям, налагаемым странными мирами, и разрабатывать творческие способы эксплуатации природных ресурсов, которые не встречаются здесь, на Земле».Команда из Нортумбрии считает, что одной из самых больших проблем человечества в этом столетии будет поиск новых способов сбора энергии, особенно в экстремальных условиях.
Именно эта проблема привела их к разработке предложенного двигателя Leidenfrost Engine.Доктор Гэри Уэллс, соавтор статьи, объясняет уникальные свойства двигателя на основе этого явления.
Он сказал: «Принцип работы двигателя на основе Лейденфроста существенно отличается от тепловых двигателей на основе пара; слой пара высокого давления создает свободно вращающиеся роторы, энергия которых преобразуется в мощность без необходимости в подшипниках, что дает новые возможности. двигатель с низким коэффициентом трения ».По словам исполнительного декана по инженерным вопросам и окружающей среде профессора Глена Макхейла, помимо того, что он потенциально может сделать долгосрочное исследование и колонизацию более устойчивым, уникальная природа этого двигателя с низким коэффициентом трения может иметь и другие интересные применения.
Профессор Макхейл, который также работал над новым исследованием с профессором Хеллилом Сефиан из Эдинбурга, доктором Уэллсом и доктором Ледесма-Агилар, сказал: «Это отправная точка захватывающего направления исследований в области разработки интеллектуальных материалов. В будущем Лейденфрост- устройства на базе могут найти применение в самых разных областях, от транспорта без трения до исследования космического пространства ".