金属也能当燃料!全球第一个以金属作为燃料的燃烧系统已开始试用

魅力科学君 2021-01-20 17:34:25

金属能够被用来当作燃料吗?对于这个问题,相信很多人都会直接给出否定的答案,然而实际情况却并非如此。

上图为甲烷、铁、铝、硼铝、锆在空气中燃烧所形成的稳定火焰,由此我们可以清楚地看到,金属也能当燃料!事实上,一个来自荷兰埃因霍芬理工大学(TU Eindhoven)的科研团队的研究表明,金属有望成为未来最有前途的燃料之一,这具体是怎么回事呢?下面我们就来了解一下。

如果我们把一块金属,比如说一块铁丢进一堆火里,那么我们最多只会看到这块铁被烧红了,它根本就不会燃烧,而之所以会这样,是因为这块铁中的原子并没有与空气充分地混合。

那么假如我们把这块铁研磨成极细的粉末,然后将其与空气充分地混合,在这种情况下,燃烧是不是就会变得容易多了呢?答案是肯定的。

事实上,这种原理其实早已得到了一定的利用,例如铝热剂中的燃烧就是金属铝的粉末,烟花里的着色剂也是金属粉末,而在固体火箭燃料里也存在着金属粉末。

根据这个原理,这个科研团队开发出了一种以金属铁的粉末为燃料的燃烧系统,该燃烧系统能够将铁粉与空气充分混合,并将其注入燃烧室进行均匀且稳定的燃烧,然后利用铁粉燃烧产生的热量驱动发动机。

根据介绍,之所以选用金属铁来当燃料,是因为铁的成本相对较低并且容易获取,更重要的是,铁粉的能量密度并不比传统的化石燃料差。

目前该系统的原型机已在荷兰的斯温克尔家族酿酒厂(Swinkels Family Brewers)安装调试完毕,这就意味着,全球第一个以金属作为燃料的燃烧系统已开始试用。

研究人员指出,相对于化石燃料而言,使用金属粉末作为燃料有着许多优势,例如金属燃料很稳定,不需要特殊的储罐或者低温冷却,因此非常便于运输和保存,而其最大的优势就是,金属燃料非常绿色环保,因为它燃烧时不会有碳排放,也不会产生烟雾,当其燃烧之后,只会生成稳定无害的固体氧化物。

(图为一名工作人员正在将铁粉注入该燃烧系统)

那么问题就来了,地球上的金属就只有那么多,如果把金属用来当作燃料的话,那么可能用不了多长时间,地球上金属资源就被消耗殆尽了,到时候又怎么办呢?

对此研究人员解释说,其实不必担心这个问题,因为这些固体氧化物是可以回收并再次利用的,从理论上来讲,我们完全可以利用电解的方式将这些氧化物再次还原成金属的。那么这些电能从何而来呢?根据设想,可以利用太阳能、风力等发电系统来提供电解氧化物所需要的电能。

所以金属燃料是可以循环利用的,换句话来讲就是,按照这样的使用方式,金属燃料的本质其实就是一种能量的存储介质,这与化石燃料有着很大的不同。

看到这里可能有人会说了,我们直接使用电能不香吗?为什么要多此一举呢?其实原因是太阳能、风力等发电系统都有一个很大的弱点,那就是它们都是“靠天吃饭”,不能保证长期稳定的供电。

例如对于风力发电而言,风大的时候发的电就多,风小的时候发的电就少,无风的时候就没有电,而太阳能发电的情况也与之类似。由此可见,我们想要充分地利用其所发出的电,就必须要一个良好的蓄能系统,但事实上,我们现在并没有合适的蓄能技术。

也就是说,当我们利用太阳能、风能等发电系统来发电时,通常都存在着巨大的浪费,而如果我们将其用来电解金属燃料燃烧后产生的氧化物,有多少电就电解多少氧化物,这样就可以完美地解决蓄能问题。

该科研团队表示,在技术成熟之后,金属燃料甚至可以用于大型发电厂,而如果将其小型化,又可以应用到车辆的发动机,因此可以说,金属有望成为未来最有前途的燃料之一。

需要指出的是,平均每一秒,地球接收的太阳辐射能量就有大约1.73 x 10^17瓦特,计算下来,太阳在一年的时间里辐射到地球的总能量,就相当于现在已探明的不可再生能源(如煤、石油、天然气、铀)所蕴含的能量的两倍。

这就意味着,如果人类在未来能够大力发展太阳能发电,就完全可以保证金属燃料所需的电力。可以想象的是,如果真是这样,那么人类在未来就可以大幅地降低对化石燃料的使用,全球变暖的趋势也将因此而得到缓解,到了那个时候,或许我们的车辆加的就不是油,而是金属粉末了。

好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

(本文部分图片来自网络,如有侵权请与作者联系删除)

49 阅读:39313
评论列表
  • 2021-01-21 00:33

    那么问题来了,金属块如何变成金属粉呢,成本多少?有煤炭和石油香吗?

    Antares 回复:
    金属粉末一般是用金属氧化物粉末氢气还原生产的,说用球磨生产的哥们是开玩笑的吧,①金属有延展性,磨不出粉末,②金属粉末易燃易爆易氧化,用球磨太危险
    通用啦啦啦 回复:
    立磨不香吗?
  • hihimi 31
    2021-01-24 04:59

    重核聚变,开启流浪地球计划[笑着哭][笑着哭]

    用户99xxx08 回复:
    你提供能量聚变???
  • 2021-01-21 06:16

    其实金属燃料方向是对的 假设外星人来地球开采黄金来当燃料 就可以解释为什么各个州都不联系 却对黄金如此热衷 还有各种版本天外来客的记录 感兴趣的朋友可以了解相关的资料下 地球金属是少 可不要忘记宇宙是多么辽阔 也许我们追求的黄金仅仅只是别人的燃料 不过金属燃料方向个人感觉也许是对的 当然你们也可以认为我是在开玩笑的

    爱爱仙人掌 回复:
    请找个能和黄金反应可以释放能量的物质…
    zzzzz 回复:
    金在自然界以单质存在是因为金的化合物都不稳定,但是自然界不存在的都不存在吗?碱金属在自然界有单质存在吗?元素周期表后面的那几位在自然界出现过吗?你能否定它们的存在
  • 2021-01-23 18:14

    这特么比河南那个烧水的客车还不靠谱!为什么不直接用电呢!反而把电存金属纯净物里!弱智吧?我还以为是重核聚变呢!搞了半天是氧化还原!

    JYYX 回复:
    文章写得那么清楚... 哎...
    saka 邵 回复:
    当金属储存在,高金属中,形成高致密的能量团,并且可以可控的释放,那就是电池界。或者说是化学界最伟大的进步。
  • 2021-01-21 05:12

    哈哈哈,不会像当年蒸汽机火车一样弄节车厢装2吨铁粉吧?

    不外如是 回复:
    呵呵,铁粉不会比汽油体积还大吧?
    时代的智慧 回复:
    2吨烧出三四吨的氧化铁出来[笑着哭]
  • 2021-01-22 20:24

    宇宙中能量最低的化学元素就是铁

    S狂野之狼 回复:
    应该说原子序列最稳定的是铁,无论裂变还是聚变都吸能
    砸铁屋子的男人 回复:
    铁是分界线 后面的元素聚变是需要吸收能量。。。
  • 2021-01-23 02:37

    直接研究蓄电池就可以了,为嘛拐弯路还研究燃料干嘛?

    专业 回复:
    [得瑟]
    垄断垄断垄断 回复:
    不独辟蹊径,经费怎么骗到手
  • 2021-01-23 16:47

    是我狭隘了,我才知道可以烧铁,万万没想到

    丿Star_欢乐 回复: 用户20xxx07
    四氧化三铁是混合物[吃瓜]氧化亚铁FeO和氧化铁Fe2O3混合而成的,搁文章里就是不充分燃烧
    用户20xxx07 回复:
    确定不是四氧化三铁???黑色固体物
  • 2021-01-23 22:29

    脑子有坑吧,还绿色环保,提炼金属哪个不污染环境啊?不消耗能源啊?

    小文 回复:
    [横脸笑]电解转化率太低
    那蒸炒的日子 回复: 小文
    呵呵呵,真的触到我笑点了,初中毕业了吗孩子?
  • 2021-01-24 10:50

    将一立方厘米铁的电子全部抽出,这块铁就是一个高能电池,大学生们麻烦算一下带多少电

    紫色金鱼 回复:
    假如真可以抽空一块铁的电子,首先这块铁就剩下原子核了,体积会缩小几十上百万倍,其所带的能量比核聚变强多了,只会比正反物质湮灭差一点,地球现在是二级文明,抽空电子这是五级文明的科技。
    太公直钓 回复:
    请不要左右言它,请看懂我发言再回复,谢谢。还有,如果你怀疑我智商就不要回复了,我只想交流观点,不想参杂其它,包括比如攻击人。
  • 2021-01-23 23:43

    荷载2t 燃料1.9t

    汉东高育娘 回复:
    燃烧后由于吸收氧元素生成四氧化三铁,重量加成3t[哈哈笑]
  • 2021-01-24 20:41

    烧铁还是太贵了,而且铁的储量有限。像流浪地球里那样燃烧石头才是发展方向。

  • 2021-01-25 18:52

    烧出来的金属氧化物颗粒谁说没有毒?去翻翻化学课本吧,这些氧化物要么和水生成碱性物质,要么溶解在水里形成重金属离子,不溶颗粒悬浮在空中形成的烟雾比沙尘暴厉害的多——这叫做毒烟。

  • 2021-01-24 21:58

    [得瑟]世界之大,流浪地球中的烧石头估计离我们不远了

    絕卜丶犹豫 回复:
    [得瑟]现阶段不可能嘛,科技树早晚会点亮的。
    时代的智慧 回复:
    不可能,“烧”铁粉是化学反应,“烧石头”是聚变反应,石头主要成分是二氧化硅,地球上无法提供聚变条件,只有太阳末日爆发之后进入红巨星阶段才能拥有聚变条件。
  • 可以在中子星周围设置线圈,中子星是理想的发电材料

  • 2021-01-23 06:54

    不仅是金属,只要是有机粉末都可以燃烧,比如面粉达到一定浓度就会爆炸

    用户12xxx16 回复:
    并且威力贼大
  • 2021-01-23 17:01

    也就是说老子跟到别人车尾巴后面捡废铁也可以发财了[100][100]

    那蒸炒的日子 回复:
    你捡的是四氧化三铁和三氧化二铁的混合物
    。。 回复:
    搬不动的
  • 2021-01-23 17:29

    然后PM2.5爆表

  • 2021-01-24 04:11

    环保?胡说八道

  • 2021-01-23 22:47

    铁线在纯氧中可以燃烧,化为三氧化二铁。

    扬扬德艺 回复:
    四氧化三铁。。。[横脸笑]
    时代的智慧 回复:
    铁粉在空气(纯氧)中充足燃烧生成四氧化三铁,空气不足才是三氧化二铁。[呲牙笑]
  • 2021-01-23 22:52

    什么时候可以烧土?

    我们只是错过了时间 回复:
    石头烧完了呢[呲牙笑]
    jhgfd 回复: 我们只是错过了时间
    捡啊,烧完就捡,漫山遍野都是石头[得瑟]
  • 2021-01-25 12:16

    不错,换个思路也许天地更广,这值得肯定

  • 2021-01-25 22:00

    然后产生粉尘,最后人类死于肺结核

    太公直钓 回复:
    肺结核是由结核杆菌引起的,和粉尘有什么关系?你说的是尘肺病吧!
  • 2021-01-21 14:29

    能量守恒学过吗?

    东方猎人 回复:
    能量守恒将来或许应改为质能守恒。
    枫叶吹过 回复:
    我们现在所有的成就,都是建立在百年前物理数学化学家的理论积累,而以后的能达到的成就,就是目前物理化学数学理论,但是目前的理论还非常非常的不成熟,需要精细商榷的地方还有很多,还要综合成本,人文,技术,政策之类的问题,不可否认大部分理论都折在了各种卡口上,一卡可能就要几十成百年的卡,所以几辈子应该是蛮保守的说法了
  • 2021-01-23 09:58

    金属氧化物会留在车里还是车外?最后怎么处理这些氧化物?集中处理还是当做普通垃圾扔掉?随意处理会不会使环境中的重金属增加?

    刚好 回复:
    自带尿不湿[笑着哭]
    不靠谱的传说 回复:
    你是想续航1万公里吗[点赞]
  • 2021-01-23 16:15

    想象都是美好的[得瑟]

  • 2021-01-23 20:13

    能量守恒错了?或是纯铁从哪来?

    时代的智慧 回复:
    说到点子上了,确实得不偿失[笑着哭][点赞]
    喷我的吃米田共 回复:
    没有看完?都说了吃了吐,吐了再吃[笑着哭](原理就是烧完后的固体混合物重新重组)
  • 2021-01-23 13:59

    小编啊,单质金属最容易氧化了,极难保存,想法可以,技术上很难实现

    静待末日 回复: 眉毛
    其实也可以真空包装,但是成本高的没法用了
    眉毛 回复:
    储罐里面充氮气
  • 2021-01-24 11:24

    我只想知道那是在烧氧气,还是在烧金属呢? 我没读书,别骗我![笑着哭]

    时代的智慧 回复:
    “烧”只是形象说法,其实就是化学反应……[笑着哭][笑着哭]铁丝在纯氧中燃烧生成四氧化三铁,初中化学就能学到。
  • 2021-01-24 12:22

    问题来了,地球上有多少游离态金属,把这矿物炼成金属得多少能量?

  • 2021-01-25 14:25

    金属燃烧会产生金属氧化物,那是烟尘的源头!

  • 2021-02-07 12:04

    金属燃烧发电 再用电还原 咱们老庞都不敢这么任性

  • 2021-02-08 09:41

    吃了吐,吐了再吃[笑着哭](原文说用烧完的固体混合物重组)。

  • 2021-01-23 02:29

    我觉得还是研究怎么在网上卖菜有前途[得瑟]

  • 2021-01-23 16:29

    还是研究怎样烧石头吧😊

    刚好 回复:
    摆好自己的能量基点[笑着哭]
    jhgfd 回复:
    烧石头需要用电,石头烧了会化石灰,石灰加水会发热把水烧开,水烧开了会有蒸汽,蒸汽能推动发电机组合发电,机组发出的电又用来烧石头[笑着哭][笑着哭]那永动机成了
  • 2021-01-24 01:39

    把金属研磨成粉末本事就需要电能[横脸笑]

  • 2021-01-24 01:35

    赶紧研究硅做燃料吧!流浪地球不是都播出来了么[笑着哭]

  • 2021-01-23 16:14

    铁铝粉燃烧应用应当是较为常见,关键是铁铝粉的球磨制造,储运与使用都需要氮气密闭保护。

    时代的智慧 回复:
    无论哪一种方法,成本都比回报高十倍,甚至十倍以上……[笑着哭][笑着哭][笑着哭]
  • 2021-01-24 15:51

    那么,燃烧之后生成什么?不影响空气就行。

    时代的智慧 回复:
    正常是四氧化三铁,不正常是三氧化二铁。[笑着哭]
  • 2021-01-24 22:40

    看来铁要涨价了[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]

  • 2021-01-25 10:04

    金属氧化物尘埃环境污染更难清除。而且金属粉末成本高,除非燃烧后氧化物回收利用价值超过金属粉末成本和污染处理成本很多才有价值

  • 2021-01-25 15:12

    能量守恒定律还是定律吗?[流鼻涕]

  • 2021-01-25 16:37

    弱弱问一句,砖家研究一下烧石头吧。地球上的石头够用个几万年吧

  • 2021-01-26 10:48

    体积不会缩小,会扩大,带正电的质子遇到带正电的质子会排斥。

  • 2021-01-27 11:53

    够烧吗😊

  • 2021-01-28 10:22

    铝单质与氧气燃烧后的氧化物提纯又能用在特种陶瓷上面,这个项目可以投

  • 2021-01-29 18:29

    如果人造太阳研制成功让电能便宜到一分钱一度电,那么燃烧金属是个好的移动能源

  • 2021-02-04 11:01

    星爷那个手电筒

  • CCB 3
    2021-02-05 15:56

    能量守恒定律哪里去了(ー_ー)!!

  • 2021-02-08 09:37

    比流浪地球的行星发动机还不靠谱的东西有人信?脑子是好东西,可惜好多人没有[笑着哭]

  • 2021-01-21 06:35

    炎黄时期的九天玄女 还有古印度 古埃及 玛雅文明 每个文明都有独自带有地域文化的天外来客记载 上古时期爆发过核战 沉没了“大西洲” 秦朝阴阳学派认为中国仅仅在九洲之一的“赤县” 古埃及的金字塔以当时的劳动力 就可以做出来吗为什么和美洲大陆的玛雅文明的金字塔异曲同工且都崇拜“天狼星”? 太多太多未解之谜了 地球人有证明自己存在只有几百万年 可是地球就有45亿年啊

    时代的智慧 回复:
    别扯外星人了,地球上太平洋曾经存在姆大陆,大西洋曾经存在亚特兰蒂斯大陆……姆大陆比亚特兰蒂斯早也比亚特兰蒂斯牛逼……[得瑟][得瑟][得瑟]
    专治喷子 回复:
    欧美人士就是外星人入侵的品种
  • 2021-01-23 17:13

    烧石头才是王道

  • 2021-01-23 20:25

    满大街的氧化铁

  • 2021-01-23 21:31

    把细金属丝扔煤炉子里

  • 2021-01-24 00:26

    金属粉尘爆炸你怕是不知道有多厉害

  • 2021-01-24 11:33

    干嘛不烧碳水化合物,[笑着哭]

  • 2021-01-24 01:38

    有个大佬说在密闭空间,将水加热单1000摄氏度,会将水分离成氢气和氧气,看看这个是不是真的,要是真的,人造太阳造氢气,燃烧成水,不环保吗

    世界与我无关 回复:
    降温后。结果就会是,进容器是水出来还是水,有毛用。[汗]
  • 2021-01-24 16:09

    钠,锂,的确可以当燃料

  • 2021-01-25 01:15

    以前烧柴火灶煮饭煮菜,烧草烧柴点火只费1根到几根火柴就可以点燃,如果要烧铁了,要多少包火柴才能点燃?

  • 2021-01-25 12:50

    金属从何来?开采金属不要能源?脱裤放屁,还浪费了脱裤子的能量

  • 2021-01-24 23:37

    文西,我发明了一种太阳能手电筒。。。

  • 2021-01-24 23:25

    物质细分到最后,其实都是能量聚合

    时代的智慧 回复:
    化学能和原子能是有区别的[笑着哭]
  • 2021-01-25 12:42

    电解水不是更加简单

  • 2021-01-25 17:15

    呃呃

  • 2021-01-27 00:05

    有那技术还烧什么金属,用基因技术改变树木让它光合作用直接转化成石油多好

  • 2021-01-28 00:54

    烧铁成本永远高与面料

  • Icer 2
    2021-01-28 17:22

    所有的杠精,人家说的研究,都没看懂就在杠什么?随便一问题我能和你杠到哲学和科学的境界。

  • 2021-01-29 20:20

    循你个鬼!用水不香吗,金属烧成化合物提炼多难呀!

  • 2021-01-31 03:50

    脑给炉踢了,抽水处储能这么简单,给搞得这么复杂。

  • 用太阳能板把太阳包起来不就好了[笑着哭]

  • 2021-01-31 20:32

    把作者磨成粉末 也可以做燃料

  • 2021-02-04 09:01

    二十年前我就想到过这个技术方案,研究后感觉镁铝比较合适,钙钠能量密度大,可惜储存麻烦需要泡煤油里,铁的优势在于便宜。但其实最好的方案可能还是碳!只可惜目前还没研究出来直接用电能把二氧化碳还原成碳或其他有机燃料的技术。

  • 2021-02-04 17:47

    又开始忽悠了[笑着哭][笑着哭]

  • 2021-02-04 23:49

    放屁一样的,金属粉末过后就是粉尘,烧一个月估计得用高压气枪吹一遍

  • 2021-02-04 17:10

    铁是怎么来的

  • 2021-02-05 10:53

    多种树才是根本

  • 2021-02-05 23:39

    纯铝粉沫会产生爆燃,是用在火箭推进器上的一种燃料

  • 2021-02-06 19:13

    好多科学帝,说的我都不懂!能不能改进下人类的食物?直接食用提纯的高浓缩营养而改变人的消化系统?太多病都是从口入了!当人不拉屎的时候是不是进化了?

  • 2021-02-07 15:32

    暖宝宝就是应用。

  • 2021-01-24 22:11

    烟花

  • 2021-02-08 14:30

    老板,加一百斤铁!

  • 2021-01-25 00:30

    所以如果循环起来的话,首先把金属磨成粉需要用电,燃烧之后还原需要用电,还原之后再磨粉又是电,电从哪来?他们说是风力发电。那么问题来了,直接利用风力发出来的电他不香吗?非得经过至少两次的能量转换?那利用率得有多低啊。

  • 2021-01-25 16:40

    还可以深度开发一下,铁粉燃烧后生成三氧化二铁,然后再加入铝粉和镁粉还可以继续烧……一直加到烧无可烧为止

  • 2021-01-25 10:37

    以后高原反应越来越多了!

  • 2021-01-24 23:15

    脱裤子放屁

  • 2021-01-25 14:28

    小傻编脑子被门夹扁了

  • E=mc2

    时代的智慧 回复:
    化学反应没有智能方程的事。[笑着哭]除非聚变让质量损失……
  • 2021-01-25 16:14

    我怕人们的肺受不了,路上全是金属灰

  • 2021-01-25 16:32

    能量等级如何?同样重量的金属燃料和化石燃料对比如何?

  • hope 1
    2021-01-26 00:44

    还是提纯的问题

  • Jack 1
    2021-01-30 12:41

    铁怎么来的先搞清楚吧,都是用煤炭练出来的,你们拿去烧。

  • 2021-01-30 19:16

    马可

  • 2021-02-03 11:37

    不要等,电池就是金属燃料,还省去转化火

  • 2021-02-04 13:39

    何不电解水来生H

  • 2021-02-04 13:40

    不可再生,没有开发利用价值

  • 2021-02-04 17:22

    烧石头不行吗[呲牙笑]

  • 2021-02-04 12:49

    蛋疼的想法

  • 2021-02-04 22:14

    烧金属性价比不高不如烧水便宜!

  • 2021-02-05 04:53

    既然是电解为什么不用氢气呢,生成的反应物只是水而已

  • 2021-01-23 20:14

    明天开始我研究铁裂变

    我朋友 回复:
    老铁那种金属不选,偏偏选择铁[笑着哭]勇气可嘉[得瑟]

魅力科学君

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