Металл может стать альтернативой ископаемому топливу

Содержание

Источник: http://www.vesti.ru/doc.html?id=2698794

Группа исследователей из Университета МакГилла предложила снижать количество выбросов углекислого газа, сжигая металл. Учёные изучили характеристики горения металлических порошков, чтобы определить, какие из них могут стать жизнеспособной альтернативой ископаемому топливу и обеспечат более чистую энергию, нежели водород, биотопливо или электрические аккумуляторы.

Металлы в качестве топлива

Стабилизированное пламя различных металлических порошков в сравнении с пламенем от горения метана

Многие металлы кажутся обывателю несгораемыми (точнее, не способными к горению). Однако учёные измельчили их в порошок – настолько мелкий, что его можно сравнить с мукой или сахарной пудрой по размеру частиц. Почти все порошки могут отлично гореть или даже взрываться при правильно смоделированных условиях.

Большая площадь поверхности порошкообразного вещества (по сравнению с обычным куском того же металла) повышает реакционную способность материала, поэтому многие порошки горят очень хорошо.

Именно по этой причине мукомольные фабрики так хорошо вентилируются: малейшая искра в воздухе (даже от статического электричества) может привести к тому, что взвесь мелкой пыли взорвётся, и мельница взлетит на воздух не хуже склада боеприпасов. Это касается и сахара, и некоторых типов горных пород, а также металлов.

Особенность уже давно нашла практическое применение: так, железо или алюминий включены в красители для фейерверков и твёрдое ракетное топливо.

Цель канадских специалистов заключалась в том, чтобы адаптировать данные принципы для повседневного использования. По их мнению, металлические порошки вполне подойдут для двигателей внутреннего сгорания и тепловых двигателей (например, паровых).

В лабораторных условиях учёные обнаружили, что пламя, произведённое с помощью металлических порошков, похоже на то, что получается в результате сгорания углеводородного топлива, и подсчитали, что двигатели на порошке могут работать с той же выдачей энергии и мощности, что и обычные двигатели внутреннего сгорания.

Для этого необходимо получить ровное стабильное пламя. Команда спроектировала возможную конструкцию горелки, которая продувает воздух через поток металлического порошка. Эта смесь попадает затем в камеру сгорания, после чего циклонная камера выделяет образующийся металлический пепел и очищает азотный выхлоп. Полученное тепло тем временем используется для работы двигателя.

Исследователи уверены, что у использования металлических порошков в качестве топлива есть ряд преимуществ: их можно транспортировать без использования специальных резервуаров или криогенного охлаждения, они гораздо менее громоздкие, чем системы хранения водорода, и имеют более высокую плотность энергии, чем аккумуляторы. Технологию можно масштабировать как для использования в транспортных средствах, так и для запуска электростанций.

Ещё один плюс заключается в том, что в ходе горения металлические порошки превращаются в стабильные, нетоксичные твёрдые оксиды. Они легко собираются в отличие от того же CO2 и пригодны для вторичной переработки в чистые металлы, которые затем можно использовать вновь.

Наиболее вероятный кандидат для практического использования – железо. Мало того, что оно относительно недорого, так железные порошки и без того уже производятся миллионами тонн для металлургии, химической и электронной промышленности.

В настоящее время учёные трудятся над созданием прототипа горелки, который можно будет подключить к тепловому двигателю, а также над разработкой безуглеродного процесса переработки металлов.

«Мы очень заинтересованы в развитии данной технологии, ведь двигательные системы, основанные на ней, можно будет использовать и на Земле, и в космосе, – говорит один из членов команды Дэвид Джарвис (David Jarvis), глава проектов стратегических и перспективных технологий Европейского космического агентства. – В будущем нам необходимо снизить отходы от ископаемого топлива, а наша технология может стать достойной альтернативой бензину и дизельному топливу с нулевыми выбросами углекислого газа».

Научная статья канадских исследователей была опубликована в журнале Applied Energy.

Наверх