[技術(shù)前沿]鐵燃料大顯身手
鐵燃料大顯身手，其資源豐富、可回收，而且能量密度比汽油還高。
2023年6月底，一座燃燒鐵燃料的1兆瓦熱力廠投入了使用，為荷蘭埃因霍溫附近的Swinkels啤酒廠供應(yīng)釀造啤酒所需的熱力。該熱力廠名為Iron+，是3家公司投資組建的合資企業(yè)，使用了金屬電力聯(lián)盟（Metal Power Consortium）2020年首次演示的100千瓦系統(tǒng)，埃因霍溫理工大學(xué)和從該大學(xué)拆分出來的初創(chuàng)公司Metalot都是該聯(lián)盟的成員。
即便是金屬，如果被碾壓成細(xì)粉末，也可以燃燒，而且其燃燒不會排放有毒氣體或?qū)е碌厍蜃兣?，它們是生產(chǎn)清潔能源有吸引力的潛在燃料，而且易于存儲和運輸。
細(xì)磨鐵粉的能量密度比汽油更高，而且燃燒時不會排放溫室氣體。
可再生鐵燃料技術(shù)公司RIFT是從埃因霍溫理工大學(xué)拆分出來的另一家公司，該公司最近展示了可以使用自己的鐵燃料技術(shù)為500個家庭供暖。同時，加拿大麥吉爾大學(xué)的研究人員創(chuàng)辦的初創(chuàng)公司Altiro Energy也在運行一個10千瓦的鐵燃料熱力廠原型，現(xiàn)在該公司計劃擴(kuò)大其原型規(guī)模。
麥吉爾大學(xué)的機(jī)械工程教授、Altiro的首席科學(xué)顧問杰夫?伯格多森（Jeff Bergthorson）說，鐵粉是碳基燃料的理想替代品。伯格多森和歐洲太空總署的合作者制定了金屬燃料概念，并于2015年在《應(yīng)用能源》雜志上發(fā)表了其報告。
鐵是地球上最豐富的金屬，其能量密度也比汽油高，約為11.3千瓦時/升。鐵粉燃燒產(chǎn)生的熱量可以直接使用，也可以順利獲得蒸汽渦輪機(jī)將其轉(zhuǎn)化為電力，留下氧化鐵，即鐵銹。順利獲得剝離氧氣，又可以將氧化鐵還原成鐵粉。“你可以把鐵燃料當(dāng)作一種清潔、可回收的煤?！辈穸嗌f。
使用氫氣，也可以將氧化鐵還原為鐵，如果氫氣是用可再生電力分解水制成的，那么它也是一種無碳的綠色燃料。不過氫氣非常輕，而且體積很大，因此必須使用高壓和極冷技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為液體。這種液體的存儲和運輸都必須采用特殊的容器。相比之下，鐵可以在干燥的容器中運輸，其成本較低。
注意:高溫鐵! 在鐵燃料燃燒系統(tǒng)中，金屬燃料罐(左上)中的細(xì)鐵粉會進(jìn)入燃燒室(右)，在燃燒室中燃燒產(chǎn)生能量，留下可回收的氧化鐵，氧化鐵被收集在儲罐(下)中。
因此，伯格多森說，雖然氫氣和金屬本質(zhì)上都是存儲能源的方式，但使用金屬更有意義。Metalot公司和達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的技術(shù)評估表明：“用氫氣生產(chǎn)鐵比生產(chǎn)液氫更高效?！?/p>
但這不是說鐵燃料本身不存在挑戰(zhàn)。鐵燃料不像碳?xì)浠衔锶剂夏菢尤菀c燃，而且鐵燃燒的火焰不穩(wěn)定、微弱且容易熄滅。Altiro順利獲得在鍋爐剛啟動時添加一點天然氣來點燃鐵粉解決了這個問題。伯格多森說，該公司還提出了一種技術(shù)，使火焰燃燒得更穩(wěn)定，燃燒時間更長。
此外，收集產(chǎn)生的氧化鐵也可能很困難。伯格多森說，但Altiro的技術(shù)能夠確保形成的氧化鐵顆粒足夠大，可以“不需要高技術(shù)或高成本的設(shè)備，使用旋風(fēng)分離和其他方法”輕松捕獲。
有些鐵粉會不可避免地蒸發(fā)并形成氧化鐵納米顆粒，不易收集并還原為鐵。Altira和Iron+都已經(jīng)找到了方法，最小化納米顆粒形成，減少金屬損失。“ ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 改進(jìn)了鍋爐的熱傳遞效率，”埃因霍溫理工大學(xué)機(jī)械工程教授、Metalot公司的聯(lián)合創(chuàng)始人、RIFT的首席技術(shù)顧問菲利普?德胡耶（Philip de Goey）說，“使納米顆粒的排放量降低到了原來的1/10，因此（損失）不到0.3%。此外，納米顆粒被高效空氣過濾器（HEPA）捕獲，不會排放到大氣中?！?/p>
德胡耶說，鐵燃料開展的下一步是提高該技術(shù)的轉(zhuǎn)化效率。還需要跨越一些市場障礙，例如提高鐵粉產(chǎn)量和降低生產(chǎn)綠色氫氣的成本。
伯格多森說，如果這些問題能夠得到解決，那么你就可以使用可再生電力來生產(chǎn)鐵粉了，需要存儲多久就存儲多久，還能方便地將其運輸?shù)桨l(fā)電廠，在需要時燃燒。“能源過剩的地方可以生產(chǎn)鐵，其他地方可以購買。這樣， ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 就可以將可再生能源商品化，并在全球范圍內(nèi)配送，不需要輸電線。金屬可以解決長期儲能這個可再生能源轉(zhuǎn)型中的大問題?！?/p>
作者：Prachi Patel
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