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【最新研究】金屬也能當燃料!全球第一個以金屬作為燃料的燃燒系統已開始試用

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,

由此我們可以清楚地看到, 金屬也能當燃料!事實上, 一個來自荷蘭埃因霍芬理工大學(TU Eindhoven)的科研團隊的研究表明, 金屬有望成為未來最有前途的燃料之一, 這具體是怎麼回事呢?下面我們就來瞭解一下。

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,

然後利用鐵粉燃燒產生的熱量驅動發動機。

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,

這就意味著, 全球第一個以金屬作為燃料的燃燒系統已開始試用。

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,

而其最大的優勢就是, 金屬燃料非常綠色環保, 因為它燃燒時不會有碳排放, 也不會產生煙霧, 當其燃燒之後, 只會生成穩定無害的固體氧化物。

(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。

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