Czy proszki metaliczne mogą stać się paliwem przyszłości?

Proszki różnych metali produkowane przy użyciu czystych źródeł energii, mogą stać się o wiele bardziej realnym zamiennikiem  obecnie stosowanych paliw niż omawiane do tej pory paliwa alternatywne, takie jak wodór czy biopaliwa. Jak zauważa prof. Jeffrey Bergthorson, główny pomysłodawca projektu, technologie wytwarzania czystej energii, głównie energii wiatrowej i słonecznej, rozwijają się gwałtownie. Nie jesteśmy  jednak w stanie wykorzystać jej w wielu dziedzinach życia – stąd też istnieje ciągłe zapotrzebowanie na ropę i gaz.  Oczywiście, biopaliwa jak i inne paliwa alternatywne są obiecującym rozwiązaniem wielu problemów, aczkolwiek niektóre z ich wad uniemożliwiają ich zastosowanie, np. wodór wymaga zastosowania ogromnych, ciężkich zbiorników, ponadto jest wybuchowy. Wykorzystanie metalicznych proszków jako magazyn czystej energii, staje się bardzo obiecującą alternatywą.

Iron_powder

 

Rys. 1 Sproszkowane żelazo


Nowa koncepcja wykorzystania drobin metali  w postaci proszku, fizycznie podobnego do mąki, bądź cukru pudru, znajduje swoje zastosowanie przy użyciu silników ze spalaniem zewnętrznym (ECE). W przeciwieństwie do silników ze spalaniem wewnętrznym (ICE), które wykorzystują paliwa benzynowe, silniki ze spalaniem zewnętrznym do produkcji energii wykorzystują biomasę, węgiel bądź paliwa jądrowe. Pomysł spalania metalicznych proszków nie jest niczym nowym – od lat są powszechnie wykorzystywane, np. przy produkcji fajerwerków. Od połowy 20. wieku są także wykorzystywane jako paliwa rakietowe. Mimo wszystko, poświęcono stosunkowo mało badań właściwościom płomieni spalanych metali oraz potencjalnym wykorzystaniu proszków metalicznych w innych aspektach życia.

Jedną z wielu zalet zastosowania metalicznych proszków jest możliwość względnie prostego recyklingu produktów ich spalania – metal reaguje z tlenem, tworząc trwałe i nietoksyczne tlenki. W przeciwieństwie do spalania paliw kopalnych, w trakcie spalania czystych metali, nie dochodzi do emisji dwutlenku węgla, ani rozprzestrzeniania się innych produktów ubocznych. Naukowcy udowodnili  także, że powstający płomień jest stabilizowany przez cząstki metali zawieszone w powietrzu. Płomienie spalanych proszków metalicznych są  bardzo podobne do tych powstających w trakcie spalania paliw węglowodorowych, o czym świadczy zbliżona gęstość mocy i energii. Powyższe cechy czynią je dość atrakcyjnym źródłem energii, dla społeczeństwa dążącego do zminimalizowania wykorzystania paliw węglowych.

Głównym metalem, który znajdzie potencjalne zastosowanie jako metaliczny proszek, jest żelazo. Co roku produkowane są tony proszku żelaza, wykorzystywane w metalurgii, przemyśle chemicznym i elektronicznym. Produkty spalania żelaza łatwo poddać recyklingowi, a nowoczesne techniki pozwalają na ograniczenie emisji dwutlenku węgla związanego z produkcją proszku tego metalu.

Problemem związanym z tym zagadnieniem może być zbudowanie odpowiedniego silnika cieplnego, który pozwoli w łatwy sposób korzystać z tego typu paliwa. Badania laboratoryjne wykazały, że teoretycznie, można stworzyć taki silnik, nikt jednak nie wpadł jeszcze na pomysł, jak urzeczywistnić taką ideę. Kluczowe znaczenie ma także opracowanie takiej technologii recyklingu, która ograniczyłaby do minimum emisję dwutlenku węgla. Gdyby udałoby się stworzyć taki silnik, który pozwalałby na wykorzystanie ciepła powstałego w wyniku spalania metalicznego proszku i konwertowania go na energię, nie emitując przy tym dwutlenku węgla, to można byłoby całkowicie odejść od wykorzystania paliw kopalnych i ich pochodnych.

1 .J.M. Bergthorson, S. Goroshin, M.J. Soo, P. Julien, J. Palecka, D.L. Frost, D.J. Jarvis. Direct combustion of recyclable metal fuels for zero-carbon heat and power. Applied Energy, 2015; 160: 368 DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.09.037

2. http://www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151209144320.htm

Opracowała: Anika Szady

Korekta: Ilona Sadok

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*