金屬能夠被用來當作燃料嗎?對於這個問題, 相信很多人都會直接給出否定的答案, 然而實際情況卻並非如此。
上圖為甲烷、鐵、鋁、硼鋁、鋯在空氣中燃燒所形成的穩定火焰,
如果我們把一塊金屬, 比如說一塊鐵丟進一堆火裡, 那麼我們最多只會看到這塊鐵被燒紅了, 它根本就不會燃燒, 而之所以會這樣, 是因為這塊鐵中的原子並沒有與空氣充分地混合。
那麼假如我們把這塊鐵研磨成極細的粉末, 然後將其與空氣充分地混合, 在這種情況下, 燃燒是不是就會變得容易多了呢?答案是肯定的。
事實上, 這種原理其實早已得到了一定的利用, 例如鋁熱劑中的燃燒就是金屬鋁的粉末, 煙花裡的著色劑也是金屬粉末, 而在固體火箭燃料裡也存在著金屬粉末。
根據這個原理, 這個科研團隊開發出了一種以金屬鐵的粉末為燃料的燃燒系統, 該燃燒系統能夠將鐵粉與空氣充分混合, 並將其注入燃燒室進行均勻且穩定的燃燒,
根據介紹, 之所以選用金屬鐵來當燃料, 是因為鐵的成本相對較低並且容易獲取, 更重要的是, 鐵粉的能量密度並不比傳統的化石燃料差。
目前該系統的原型機已在荷蘭的斯溫克爾家族釀酒廠(Swinkels Family Brewers)安裝調試完畢,
研究人員指出, 相對於化石燃料而言, 使用金屬粉末作為燃料有著許多優勢, 例如金屬燃料很穩定, 不需要特殊的儲罐或者低溫冷卻, 因此非常便於運輸和保存,
(圖為一名工作人員正在將鐵粉注入該燃燒系統)
那麼問題就來了, 地球上的金屬就只有那麼多, 如果把金屬用來當作燃料的話,那麼可能用不了多長時間,地球上金屬資源就被消耗殆盡了,到時候又怎麼辦呢?
對此研究人員解釋說,其實不必擔心這個問題,因為這些固體氧化物是可以回收並再次利用的,從理論上來講,我們完全可以利用電解的方式將這些氧化物再次還原成金屬的。那麼這些電能從何而來呢?根據設想,可以利用太陽能、風力等發電系統來提供電解氧化物所需要的電能。
所以金屬燃料是可以迴圈利用的,換句話來講就是,按照這樣的使用方式,金屬燃料的本質其實就是一種能量的存儲介質,這與化石燃料有著很大的不同。
看到這裡可能有人會說了,我們直接使用電能不香嗎?為什麼要多此一舉呢?其實原因是太陽能、風力等發電系統都有一個很大的弱點,那就是它們都是「靠天吃飯」,不能保證長期穩定的供電。
例如對於風力發電而言,風大的時候發的電就多,風小的時候發的電就少,無風的時候就沒有電,而太陽能發電的情況也與之類似。由此可見,我們想要充分地利用其所發出的電,就必須要一個良好的蓄能系統,但事實上,我們現在並沒有合適的蓄能技術。
也就是說,當我們利用太陽能、風能等發電系統來發電時,通常都存在著巨大的浪費,而如果我們將其用來電解金屬燃料燃燒後產生的氧化物,有多少電就電解多少氧化物,這樣就可以完美地解決蓄能問題。
該科研團隊表示,在技術成熟之後,金屬燃料甚至可以用於大型發電廠,而如果將其小型化,又可以應用到車輛的發動機,因此可以說,金屬有望成為未來最有前途的燃料之一。
需要指出的是,平均每一秒,地球接收的太陽輻射能量就有大約1。73 x 10^17瓦特,計算下來,太陽在一年的時間裡輻射到地球的總能量,就相當於現在已探明的不可再生能源(如煤、石油、天然氣、鈾)所蘊含的能量的兩倍。
這就意味著,如果人類在未來能夠大力發展太陽能發電,就完全可以保證金屬燃料所需的電力。可以想像的是,如果真是這樣,那麼人類在未來就可以大幅地降低對化石燃料的使用,全球變暖的趨勢也將因此而得到緩解,到了那個時候,或許我們的車輛加的就不是油,而是金屬粉末了。
如果把金屬用來當作燃料的話,那麼可能用不了多長時間,地球上金屬資源就被消耗殆盡了,到時候又怎麼辦呢?對此研究人員解釋說,其實不必擔心這個問題,因為這些固體氧化物是可以回收並再次利用的,從理論上來講,我們完全可以利用電解的方式將這些氧化物再次還原成金屬的。那麼這些電能從何而來呢?根據設想,可以利用太陽能、風力等發電系統來提供電解氧化物所需要的電能。
所以金屬燃料是可以迴圈利用的,換句話來講就是,按照這樣的使用方式,金屬燃料的本質其實就是一種能量的存儲介質,這與化石燃料有著很大的不同。
看到這裡可能有人會說了,我們直接使用電能不香嗎?為什麼要多此一舉呢?其實原因是太陽能、風力等發電系統都有一個很大的弱點,那就是它們都是「靠天吃飯」,不能保證長期穩定的供電。
例如對於風力發電而言,風大的時候發的電就多,風小的時候發的電就少,無風的時候就沒有電,而太陽能發電的情況也與之類似。由此可見,我們想要充分地利用其所發出的電,就必須要一個良好的蓄能系統,但事實上,我們現在並沒有合適的蓄能技術。
也就是說,當我們利用太陽能、風能等發電系統來發電時,通常都存在著巨大的浪費,而如果我們將其用來電解金屬燃料燃燒後產生的氧化物,有多少電就電解多少氧化物,這樣就可以完美地解決蓄能問題。
該科研團隊表示,在技術成熟之後,金屬燃料甚至可以用於大型發電廠,而如果將其小型化,又可以應用到車輛的發動機,因此可以說,金屬有望成為未來最有前途的燃料之一。
需要指出的是,平均每一秒,地球接收的太陽輻射能量就有大約1。73 x 10^17瓦特,計算下來,太陽在一年的時間裡輻射到地球的總能量,就相當於現在已探明的不可再生能源(如煤、石油、天然氣、鈾)所蘊含的能量的兩倍。
這就意味著,如果人類在未來能夠大力發展太陽能發電,就完全可以保證金屬燃料所需的電力。可以想像的是,如果真是這樣,那麼人類在未來就可以大幅地降低對化石燃料的使用,全球變暖的趨勢也將因此而得到緩解,到了那個時候,或許我們的車輛加的就不是油,而是金屬粉末了。