研究指出金属粉末是化石燃料的潜在替代品

根据12月15日出版的“应用”杂志上的一项研究，使用清洁的一次能源生产的金属粉末可以提供比其他广泛讨论的替代品(如氢，生物燃料或电池)更可行的化石燃料长期替代品。能量。

“产生清洁电力的技术-主要是太阳能和风能-正在迅速发展;但我们不能将这些电力用于当今石油和天然气的许多用途，例如运输和全球能源贸易，麦克吉尔大学教授JeffreyBergthorson指出，这项新研究的主要作者。

“生物燃料可以成为解决方案的一部分，但无法满足所有需求;氢气需要大而重的油箱，并且具有爆炸性，电池体积过大，无法为许多应用储存足够的能量，”Bergthorson，机械工程教授，麦吉尔工程与设计可持续发展研究所副所长。“使用金属粉末作为可回收燃料，储存清洁的一次能源供以后使用是一种非常有前景的替代解决方案。”

新颖的概念

该应用能源纸，由Bergthorson共同创作与其他五个麦吉尔大学的研究人员和在荷兰欧洲航天局的科学家，勾画出一个新的概念，使用微小的金属粒子-尺寸精细面粉或糖粉类似-电源外燃机。

与汽油动力汽车中使用的内燃机不同，外燃机使用来自外部源的热量来驱动发动机。外燃机是现代版本的燃煤蒸汽机车，它推动了工业时代，广泛用于发电站的核能，煤能或生物质燃料发电。

燃烧金属粉末的想法并不新鲜-例如，它们已经在烟火中使用了几个世纪。自20世纪中期以来，它们也被用于火箭推进剂，例如航天飞机的固体燃料助推火箭。但近几十年来对金属火焰特性的研究相对较少，科学家们很大程度上忽视了金属粉末在各种应用中作为可回收燃料的潜力。

燃烧后可循环使用

由麦吉尔团队提出的想法成的金属粉末的重要特性的优点：在燃烧时，它们与空气反应以形成可以相对容易地收集用于回收稳定的，无毒的固体氧化物产品-不像CO2从排放燃烧逃逸到大气中的化石燃料。

使用定制的燃烧器，McGill研究人员证明，火焰可以在悬浮在空气中的微小金属颗粒流中稳定。研究人员写道，金属粉末的火焰与燃烧碳氢化合物燃料产生的火焰“非常相似”。“拟议的金属燃料热机的能量和功率密度预计接近目前的化石燃料内燃机，使其成为未来低碳社会的有吸引力的技术。”

根据该研究，铁可能是此目的的主要候选人。每年已为冶金，化学和电子工业生产数百万吨铁粉。铁很容易通过成熟的技术进行回收利用，一些新技术可以避免与使用煤的传统铁生产相关的二氧化碳排放。

下一步：构建原型

虽然McGill和其他地方的实验室工作表明，使用带有热力发动机的金属燃料在技术上是可行的，但在实践中还没有人证明这一想法。因此，将实验室研究结果转化为可用技术的下一步将是“建立原型燃烧器并将其连接到热力发动机上”，Bergthorson说。

“开发金属回收过程不涉及CO2的排放量也很重要。”

欧洲航天局战略和新兴技术负责人DavidJarvis补充说：“我们对这项技术非常感兴趣，因为它打开了可以在太空和地球上使用的新推进系统的大门。用于车辆推进的化石燃料是未来的一个明显趋势。虽然目前尚未完善和商业化，但使用低成本的金属燃料，如铁粉，是汽油和柴油燃料的有效替代品。如果我们可以证明，第一次，铁燃料发动机几乎为零的CO2排放量，我们相信，那么这将触发在不久的将来甚至更多的创新和降低成本。”

过去20年来，加拿大自然科学与工程研究委员会，加拿大国防部，美国国防威胁减少机构，加拿大航天局，欧洲航天局，Martec对McGill的金属燃烧研究进行了资助。有限公司(哈利法克斯，NS)和Trottier工程与设计可持续发展研究所。

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