全球第一 金属也能当燃料!全球第一个以金属作为燃料的燃烧系统已开始试用
金属能够被用来当作燃料吗?对于这个问题,相信很多人都会直接给出否定的答案,然而实际情况却并非如此。
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上图为甲烷、铁、铝、硼铝、锆在空气中燃烧所形成的稳定火焰,由此我们可以清楚地看到,金属也能当燃料!事实上,一个来自荷兰埃因霍芬理工大学(TU Eindhoven)的科研团队的研究表明,金属有望成为未来最有前途的燃料之一,这具体是怎么回事呢?下面我们就来了解一下。
如果我们把一块金属,比如说一块铁丢进一堆火里,那么我们最多只会看到这块铁被烧红了,它根本就不会燃烧,而之所以会这样,是因为这块铁中的原子并没有与空气充分地混合。
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那么假如我们把这块铁研磨成极细的粉末,然后将其与空气充分地混合,在这种情况下,燃烧是不是就会变得容易多了呢?答案是肯定的。
事实上,这种原理其实早已得到了一定的利用,例如铝热剂中的燃烧就是金属铝的粉末,烟花里的着色剂也是金属粉末,而在固体火箭燃料里也存在着金属粉末。
根据这个原理,这个科研团队开发出了一种以金属铁的粉末为燃料的燃烧系统,该燃烧系统能够将铁粉与空气充分混合,并将其注入燃烧室进行均匀且稳定的燃烧,然后利用铁粉燃烧产生的热量驱动发动机。
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根据介绍,之所以选用金属铁来当燃料,是因为铁的成本相对较低并且容易获取,更重要的是,铁粉的能量密度并不比传统的化石燃料差。
目前该系统的原型机已在荷兰的斯温克尔家族酿酒厂(Swinkels Family Brewers)安装调试完毕,这就意味着,全球第一个以金属作为燃料的燃烧系统已开始试用。
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研究人员指出,相对于化石燃料而言,使用金属粉末作为燃料有着许多优势,例如金属燃料很稳定,不需要特殊的储罐或者低温冷却,因此非常便于运输和保存,而其最大的优势就是,金属燃料非常绿色环保,因为它燃烧时不会有碳排放,也不会产生烟雾,当其燃烧之后,只会生成稳定无害的固体氧化物。
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(图为一名工作人员正在将铁粉注入该燃烧系统)
那么问题就来了,地球上的金属就只有那么多,如果把金属用来当作燃料的话,那么可能用不了多长时间,地球上金属资源就被消耗殆尽了,到时候又怎么办呢?
对此研究人员解释说,其实不必担心这个问题,因为这些固体氧化物是可以回收并再次利用的,从理论上来讲,我们完全可以利用电解的方式将这些氧化物再次还原成金属的。那么这些电能从何而来呢?根据设想,可以利用太阳能、风力等发电系统来提供电解氧化物所需要的电能。
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所以金属燃料是可以循环利用的,换句话来讲就是,按照这样的使用方式,金属燃料的本质其实就是一种能量的存储介质,这与化石燃料有着很大的不同。
看到这里可能有人会说了,我们直接使用电能不香吗?为什么要多此一举呢?其实原因是太阳能、风力等发电系统都有一个很大的弱点,那就是它们都是“靠天吃饭”,不能保证长期稳定的供电。
例如对于风力发电而言,风大的时候发的电就多,风小的时候发的电就少,无风的时候就没有电,而太阳能发电的情况也与之类似。由此可见,我们想要充分地利用其所发出的电,就必须要一个良好的蓄能系统,但事实上,我们现在并没有合适的蓄能技术。
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也就是说,当我们利用太阳能、风能等发电系统来发电时,通常都存在着巨大的浪费,而如果我们将其用来电解金属燃料燃烧后产生的氧化物,有多少电就电解多少氧化物,这样就可以完美地解决蓄能问题。
该科研团队表示,在技术成熟之后,金属燃料甚至可以用于大型发电厂,而如果将其小型化,又可以应用到车辆的发动机,因此可以说,金属有望成为未来最有前途的燃料之一。
需要指出的是,平均每一秒,地球接收的太阳辐射能量就有大约1.73 x 10^17瓦特,计算下来,太阳在一年的时间里辐射到地球的总能量,就相当于现在已探明的不可再生能源(如煤、石油、天然气、铀)所蕴含的能量的两倍。
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