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你能想象未来发动机燃料可能改变成金属粉吗?

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你能想象未来发动机燃料可能改变成金属粉吗?

发布日期:2017-03-06 作者: 点击:

外燃机是工业时代燃煤蒸汽机的现代版本,广泛用于核电站、燃煤或生物质发电站。燃烧金属粉末也很常见,例如烟花的夺目色彩就来自其中添加的各种金属粉末,还有航天飞机的火箭推进剂。


那么你能想象未来发动机不再“喝”汽油而是“吃”铁粉吗?加拿大麦吉尔大学研究人员与一位欧洲航天局的科学家共同提出了一个新概念——利用与精白粉或糖粉差不多大的细微金属粒子来驱动外燃机。相比氢、生物燃料或者电池等,金属粉末更有望成为化石燃料的长期替代解决方案。


麦吉尔大学官网9日发布的新闻公报称,该校机械工程学教授杰弗里·伯格索尔森带领的团队提出的这一设想利用了金属粉末的重要特性:燃烧时生成稳定的无毒固体氧化物产品,相对容易回收,而化石燃料则会排放二氧化碳并逃逸到大气中。


他们用一个定制燃烧器证明,悬浮在空气中的细微金属粒子流燃烧时火焰稳定。据他们预测,金属粉末驱动的发动机的能量和功率密度将与目前的化石燃料内燃机非常接近,有望成为打造未来低碳社会的一项有吸引力的技术。而铁将作为主要候选。冶金、化工、电子等行业每年产生数百万吨铁粉。回收铁的技术已经很成熟,而且一些新颖的技术也能避免利用煤炭生产铁的传统方式所造成的二氧化碳排放问题。


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伯格索尔森说,下一步他们将建造一个燃烧器原型,连接到一台热力发动机上,力求将实验室成果转化为实用技术。这项技术为研发可在太空和地球上使用新型推进系统打开了大门。如果能证明铁粉燃料发动机几乎能达到零排放,将会带动更多的创新,成本也将进一步降低。


科普时间:当普通金属被加工成极细纳米颗粒,性质就会非常活跃。点燃它们,能释放出巨大能量,而且“零碳”。譬如给固体火箭少来点铝,就能获得一份额外的动力。但将金属粉末燃料用于火箭发动机和用于汽车发动机是很不同的。燃烧瞬间的温度是否可控、燃料的流量是否均匀,能否在发动机中持续燃烧等,都是稳定和安全的关键。更重要的一点,虽然同等体积的金属燃料确实比汽油和柴油拥有高得多的热能,但它的重量也会非常可怕。


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