Чистые металлические порошки можно сжигать как топливо

Инженеры говорят, что можно использовать крошечные металлические частицы, по размеру похожие на муку или сахарную пудру, для питания двигателей внешнего сгорания транспортных средств на земле и в космосе

Металлические порошки, произведенные с использованием чистых первичных источников энергии, могут обеспечить более жизнеспособную долгосрочную замену ископаемого топлива, чем другие широко обсуждаемые альтернативы, такие как водород, биотопливо или батареи, согласно исследованию, опубликованному в журнале Applied Energy.

«Технологии для выработки чистой электроэнергии, в первую очередь солнечной и ветровой, быстро развиваются, но до сих пор пока нельзя использовать это электричество для многих вещей, которые сегодня используют нефть и газ, такие как транспорт и глобальная торговля энергией».

«Биотопливо может быть частью решения, но не сможет удовлетворить весь спрос. Водород требует больших, тяжелых топливных баков и взрывоопасен, а батареи слишком громоздки и не накапливают достаточно энергии».

«Использование металлических порошков, в качестве утилизируемого топлива, которое сохраняет чистую первичную энергию для последующего использования, является очень многообещающим альтернативным решением».

Используется в ракетах и фейерверках

В отличие от двигателей внутреннего сгорания, используемых в автомобилях, двигатели внешнего сгорания используют тепло от внешнего источника. Двигатели внешнего сгорания - это современные версии паровых локомотивов, работающих на угле, которые привели к индустриальной эре. Они широко используются для выработки энергии из ядерного топлива, топлива из угля или биомассы на электростанциях.

Идея сжигания металлических порошков не нова, например, они веками использовались в фейерверках. С середины 20-го века они используются в твердотопливных ракетах-носителях космических кораблей.

Однако, в последние десятилетия было проведено относительно мало исследований свойств металлического горения и ученые, в значительной степени, упускают из виду возможность использования металлических порошков в качестве рециркулируемого топлива широкого применения.

Вторичная переработка после сгорания

Концепция использует преимущество важного свойства металлических порошков: при сгорании они вступают в реакцию с воздухом, образуя стабильные нетоксичные твердооксидные продукты, которые можно относительно легко собрать для повторного использования, в отличие от выбросов CO₂ при сжигания ископаемого топлива, которое попадает в атмосферу.

Используя изготовленную на заказ горелку, исследователи продемонстрировали, что пламя можно стабилизировать в потоке крошечных металлических частиц, взвешенных в воздухе. Исследователи пишут, что пламя от металлических порошков очень похоже на пламя от сжигания углеводородного топлива.

«Предполагается, что плотность энергии и мощности предлагаемых металлических тепловых двигателей будет близка к существующим двигателям внутреннего сгорания на ископаемом топливе, что делает их привлекательной технологией для будущего низкоуглеродного общества».

Согласно исследованию, железо может быть основным кандидатом для этой цели. Миллионы тонн железных порошков уже производятся ежегодно для металлургии, химической и электронной промышленности. И железо легко перерабатывается с помощью устоявшихся технологий, и некоторые новые технологии позволяют избежать выбросов углекислого газа, связанные с традиционным производством железа с использованием угля.

Следующий шаг: создание прототипа

Хотя лабораторные работы показали, что использование металлического топлива с тепловыми двигателями технически возможно, никто еще не продемонстрировал эту идею на практике. Поэтому следующим шагом к превращению результатов лабораторных исследований в пригодную для использования технологию будет «создание прототипа горелки и подключение его к тепловому двигателю».

«Развитие процессов переработки металлов, которые не связаны с выбросами CO₂, также имеет решающее значение».

Источник: McGill University