Metal zamiast ropy i węgla

[KopalniaWiedzy.pl 356]

Sproszkowane metale mogą stać się realną alternatywą dla paliw kopalnych szybciej niż energia wiatrowa czy słoneczna. Technologie produkujące czystą energię, przede wszystkim technologie słoneczne i wiatrowe, szybko się rozwijają, ale nie możemy wykorzystać generowanej przez nie elektryczności wszędzie tam, gdzie obecnie wykorzystuje się ropę naftową czy gaz. Obecnie nie da się ich zastosować na szeroką skalę w transporcie czy handlu energią - mówi główny autor nowych badań, profesor Jeffrey Berghorson z kanadyjskiego McGill University. Częścią rozwiązania problemu mogą być biopaliwa, ale nie można za ich pomocą zaspokoić wszystkich potrzeb. Wodór wymaga dużych ciężkich zbiorników i jest wybuchowy, akumulatory są ciężkie, nieporęczne, a ich pojemność jest niewystarczająca do wielu zastosowań. Bardzo obiecującą alternatywą jest użycie sproszkowanych metali - dodaje uczony.

W artykule opublikowanym w Applied Energy Bergthorson oraz jego zespół złożony z naukowców z McGill oraz Europejskiej Agencji Kosmicznej, opisują, w jaki sposób można wykorzystać sproszkowane metale do napędzania silników o spalaniu zewnętrznym. Silniki takie są szeroko stosowane do generowania energii elektrycznej w elektrowniach atomowych czy węglowych.

Spalanie sproszkowanych metali nie jest nowym pomysłem. Od setek lat używa się ich w sztucznych ogniach, a w XX wieku zaczęto wykorzystywać je w paliwach rakietowych. Niewiele jednak prowadzono badań nad właściwościami ich płomienia.
Naukowcy z McGill postanowili przyjrzeć się sproszkowanym metalom, gdyż podczas spalania tworzą utleniają się one do nietoksycznego ciała stałego, które łatwo poddać recyklingowi.

Naukowcy wykazali, że płomień z takich metali można ustabilizować za pomocą niewielkich cząstek zawieszonych w powietrzu. Ich płomienie są podobne do tych ze spalania paliw węglowodorowych. Gęstość mocy i energii silników napędzanych metalowymi paliwami powinna być podobna do osiągów silników, które wewnętrznie spalają paliwa kopalne, czytamy w artykule.
Zdaniem naukowców podstawowym metalowym paliwem powinno być żelazo. Obecnie na świecie produkuje się miliony ton sproszkowanego żelaza. Jest ono dobrze poznane, łatwo poddaje się recyklingowi, a nowe technologie umożliwiają wytop żelaza bez emisji CO2.

Profesor Bergthoson zapowiada, że teraz jego grupa skupi się na budowie prototypowej komory spalania i połączeniu jej z silnikiem o spalaniu zewnętrznym. Krytycznym krokiem będzie opracowanie technologii recyklingu metali, podczas którego nie będzie dochodziło do emisji CO₂, stwierdza uczony.

Współautor badań, David Jarvis, odpowiedzialny w Europejskiej Agencji Kosmicznej za nowe technologie powiedział: jesteśmy bardzo zainteresowani tą technologią, gdyż potencjalnie pozwala ona stworzyć nowy system napędowy, do użytku w przestrzeni kosmicznej i na Ziemi. Widzimy też, że świat będzie odchodził od wykorzystywania paliw kopalnych do napędzania pojazdów. Użycie tanich paliw metalicznych, takich jak sproszkowane żelazo, to warta zbadania alternatywa dla paliw ropopochodnych. Jeśli uda się nam zaprezentować napędzany żelazem silnik o niemal zerowej emisji CO₂ pociągnie to za sobą kolejne prace badawcze nad jego udoskonaleniem i obniżeniem kosztów.

« powrót do artykułu

[gucio222 3]

Czy ktoś z forumowiczów wie o co chodzi? To mi wygląda na coś w stylu zimnej fuzji czy generatorów HHO.

[Gość Astro]

Wydaje mi się, że chodzi o niezłe pomieszanie (z poplątaniem) terminów.

 

 

Silniki takie są szeroko stosowane do generowania energii elektrycznej w elektrowniach atomowych czy węglowych.

Bo chodzi raczej o generatory elektryczne, a właściwie prądnice.

[darekp 80]

Ja w tym temacie wiem tylko to co było w szkole na chemii, czyli, że część / większość metali - w tym żelazo - da się utlenić. I kojarzy mi się skądś (nie pamiętam skąd ani czy na pewno dobrze pamiętam), że taki sproszkowany metal potrafi spalać się bardzo gwałtownie (wręcz wybuchowo) - było na chemii takie doświadczenie ze spalaniem magnezu, chyba wszyscy je mieli? Więc dla mnie - laika w tej dziedzinie - wygląda to na pomysł wart zbadania. Na pewno paliwo w postaci sproszkowanego metalu łatwiej przechowywać niż np. wodór. Po spaleniu dostaje się ciało stałe więc teoretycznie - nie wiem czy w praktyce też, to dwie różne sprawy;) - łatwiej wychwycić spaliny w celu odzyskania metalu. Problem pewnie tylko w tym, jak taki tlenek żelaza przerobić z powrotem na żelazo.I to najlepiej w postaci od razu pyłu, bo sproszkować metalową sztabkę, to pewnie duży wydatek energetyczny i może uczynić cały proces nieopłacalnym(?)

P.S. Silniki o spalaniu zewnetrznym (https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_o_spalaniu_zewn%C4%99trznym) to m. in. turbina parowa, turbiny wykorzystuje się chyba w elektrowniach atomowych. Ale rzeczywiście ta terminologia jakaś taka jakby trochę podejrzana (chociaż ja się na tym nie znam).

Edytowane 12 grudnia 2015 przez darekp

[Gość Astro]

Też się nie znam (), ale silnik

https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik

służy do wykonywania pracy mechanicznej, a nie do

 

 

generowania energii elektrycznej

Podejrzewam, że autorzy mieli na myśli silnik cieplny, dzięki czemu Eppur si muove! (oczywiście chodzi o "kręcenie się" prądnicy ).

[gucio222 3]

OK. Dotarłem do źródła https://www.mcgill.ca/newsroom/channels/news/could-metal-particles-be-clean-fuel-future-257172

Raczej pomysł czysto akademicki jak z ogniwami paliwowymi. Autorzy zapomnieli że węgiel czy ropę po prostu wydobywa się z ziemi a nie wytwarza poprzez np. rozłożenie dwutlenku węgla z powrotem na węgiel i tlen. Może to być pomysł na przechowywanie i transport np. energii wytwarzanej skokami z elektrowni słonecznych czy wiatrowych na postać ciągłą. Ale wg mnie parę elektrowni szczytowo-pompowych załatwiałoby to taniej.Autorzy rozpisują się o milionach ton sproszkowanego żelaza z przemysłu ale naprawdę trzeba mieć dużo fantazji by wyobrazić sobie spalanie przetłuszczonych wiórów stalowych z procesów np. toczenia do spalania z kotle. Więc jednak temu pomysłowi bliżej do generatorów HHO

Edytowane 12 grudnia 2015 przez gucio222

[ex nihilo 220]

 ale naprawdę trzeba mieć dużo fantazji by wyobrazić sobie spalanie przetłuszczonych wiórów stalowych z procesów np. toczenia do spalania z kotle. 

 

Takie wióry i tak są spalane - lądują w hutniczym piecu.

[Arlic 4]

Spalanie Żelaza jest dużo mniej opłacalne niż spalanie drewna....

Pozyskiwanie czystego metalu z jego tlenków jest paręset bardziej energochłonne niż wytworzona na sposób spalania energia.

Paliwa kopalniane mają tu ogromną przewagę.

 

 

Takie wióry i tak są spalane - lądują w hutniczym piecu.

Jeżeli przy takiej temp. w ogóle zachodzi efektywnie utlenianie żelaza.

A nawet jeśli, coś się utleni, zostanie zredukowane szybko przez CO.

Edytowane 12 grudnia 2015 przez Arlic

[lester 21]

Dodałbym do tego najprawdopodobniej potrzebę stosowania dodatkowego źródła tlenu, bo jakoś nie widzę spalania żelaza w tlenie atmosferycznym. Mi w każdym razie jak do tej pory nie udało się podpalić żelaza w powietrzu, a próbowałem, choć może sproszkowane i rozpylone by dało radę. Nawet wspomniane doświadczenie z magnezem jest przeprowadzane w atmosferze czystego tlenu, choć akurat magnez dałoby radę chyba i w powietrzu spalić. Druga rzecz - Ziemia z Błękitnej Planety szybko zamieniłaby się w Czerwoną Planetę 2

[pogo 102]

Próbowałeś podpalać żelazo bez sproszkowania?

Magnez chyba podpalaliśmy w szkole w atmosferycznym tlenie, ale już nie jestem tego pewien.

[Gość Astro]

https://www.youtube.com/watch?v=bMNAfE6yhTQ

[gucio222 3]

Idę w takim razie do piwnicy spróbować podpalić kowadło zapalniczką, może mnie nie być jakiś czas na forum.

[pogo 102]

Jeśli zmielisz kowadło dostatecznie drobno i użyjesz zapalniczki acetylenowej od razu na cały powstały pył, to pewnie więcej Cię tu nie zobaczymy...

[lester 21]

@pogo, może nie tyle próbowałem, co o ile było by palne to bym się o tym dowiedział niejako przy okazji. Liczne domorosłe doświadczenia przeprowadzane w domu na kuchni obejmowało niemal wszystko co dało się znaleźć i bez specjalnej szkody/przyuważenia umieścić w ogniu lub tygielku

Ognisko też dawało pewne pole do popisu.

[Jajcenty 314]

 

 

Jeśli zmielisz kowadło dostatecznie drobno i użyjesz zapalniczki acetylenowe

E tam. Wystarczy stopić i dmuchać tlenem. W praktyce wykorzystuje się ten proces do podgrzewania stali w kadziach, które utknęły jakoś w procesie i zaczęły stygnąć. Oczywiście awaryjnie - podgrzewanie stali przez wypalanie żelaza jest bardzo źle widziane.   Ale czemu nie? Żelazne gąski mają wysoką gęstość energii.

Sformułowanie że można wytwarzać żelazo bez emisji CO2 też wydaje się naciągane. Moim zdaniem w grę wchodzi tylko elektroliza z użycie "eko" prądu.

Ale sama elektroliza to eko raczej nie będzie. Śmieci przy tym powstaje tyle, że nie warta skórki wyprawka.

[Sławko 101]

Próbowałeś podpalać żelazo bez sproszkowania?

Magnez chyba podpalaliśmy w szkole w atmosferycznym tlenie, ale już nie jestem tego pewien.

Ja spaliłem magnez osobiście w powietrzu. I całe szczęście, że nie przyszło mi do głowy robić tego w domu! Podpaliłem na podwórku, a potem rozsypałem. Błysk był taki, że oślepłem na kilka minut!

Z żelazem nie próbowałem, ale powinno też się spalić, choć może nie aż tak spektakularnie, chyba że zmieszamy żelazny pył z jakimś utleniaczem, np. nadmanganianem potasu.

[Kaytech 0]

Wpadli na to już dawno, mieszanka glinu i tlenków żelaza ma bardzo wysoką temperaturę spalania i jest prawie nie do ugaszenia.
https://pl.wikipedia.org/wiki/Termit_(pirotechnika)
Choć i tak wydaje mi się że końcowy koszt uzyskania energii w tym procesie będzie wysoki, tak liczony w dolarach, jak i w ilości wytworzonego dwutlenku węgla. Skądś trza brać energię do przetworzenia metali do zdatnej do użytku formy... 
A magnez pięknie się spala, jak robiłem świece dymne lubiłem dodać parę warstw takich drobin Koszty minimalne, a efekt za***isty.

[darekp 80]

Co do wątpliwości, czy pył da się zapalić, to obstawiałbym, że każdy (no, może z wyjątkiem jakichś bardzo specyficznych sytuacji) materiał utlenialny dostatecznie drobno zmielony jest łatwopalny, bo im mniejsze ziarno pyłu tym korzystniejszy stosunek powierzchni do masy, a więc łatwiejsze utlenianie. Zresztą każdy słyszał choć raz o wybuchu pyłu węglowego - a spróbujcie zapalić np. zapalniczką grudę węgla kamiennego. Gdy zacząlem w Google wpisywać hasło "wybuch pyłu", to wyszukiwarka zaczęła podpowiadać jeszcze wybuch pyłu drzewnego, a nawet mącznego/zbożowego. No i termit (Kaytech już napisał )

Oczywiście zgoda, że wykorzystanie metalu zamiast paliw kopalnych musiałoby polegać na tym, ze w jakiejś "eko" elektrowni - albo jądrowej, mi się wydaje, ze to bardziej realna alternatywa - byłby wytwarzany proszek metalowy, a potem wykorzystywany jako paliwo np. w transporcie (i to raczej nie w samochodach osobowych, bo silniki wykorzystujące takie paliwo byłyby chyba duże, skomplikowane pod względem konstrukcji i ciężkie). I trudno uwierzyć, że dałoby się w opłacalny sposób produkować taki proszek. Ale jest IMHO jedna poważna zaleta, że wytwarzanie pyłu mogłoby się odbywać w jakiejś wielgachnej skomplikowanej fabryce, a potem transport i magazynowanie paliwa byłoby względnie łatwe - inaczej niż w przypadku wodoru (ławo uciekającego z pojemników) i akumulatorów elektrycznych (stosunkowo mała ilość energii możliwa do zmagazynowania w jednym kilogramie). Mamy mocno pod górkę przy produkcji - być moze tak bardzo, że to jest utopia - a potem już raczej "z górki". Pewnie o to chodziło pomysłodawcom(?)

Edytowane 12 grudnia 2015 przez darekp

[Jajcenty 314]

 

 

Z żelazem nie próbowałem, ale powinno też się spalić, choć może nie aż tak spektakularnie

Nie trzeba się aż tak wysilać. Takie eksperymenta robiłem jak miałem 12 lat - Sękowski rządzi!

[tempik 82]

to jakies nieporozumienie.....

spalimy w baku ten proszek i co dalej? trzeba napalić koksem w hucie i rozerwać wiązania z tlenem żeby znowu wsypać do baku....

problem ten sam jest z wodorowym napędem... obecnie większość wodoru wytwarza się z węglowodorów kopalnych....

i kolejne pomysły napęd na sprężone powietrze, fajny ale w końcu trzeba włączyć tą sprężarkę elektryczną i nabić butle....

czyli bez kopalin wszystkie rozwiązania leżą i kwiczą....

[dexx 40]

 

 

to jakies nieporozumienie..... spalimy w baku ten proszek i co dalej? trzeba napalić koksem w hucie i rozerwać wiązania z tlenem żeby znowu wsypać do baku.... problem ten sam jest z wodorowym napędem... obecnie większość wodoru wytwarza się z węglowodorów kopalnych.... i kolejne pomysły napęd na sprężone powietrze, fajny ale w końcu trzeba włączyć tą sprężarkę elektryczną i nabić butle.... czyli bez kopalin wszystkie rozwiązania leżą i kwiczą.

 

Przecież energię elektryczna można produkować nie tylko z paliw kopalnych. Nie bronię tu rozwiązania ze sproszkowanymi metalami, ale np. pojawiały się już pomysły aby wykorzystać sprężone powietrze jako magazyn energii dla wiatraków. 

Z tego co pamiętam energia mechaniczna była wykorzystywana do napędzania sprężarki a dopiero kolejny stopień produkował by energię elektryczną w generatorze napędzanym sprężonym powietrzem. Efektywność takiego rozwiązania jest niższa niż elektrowni wiatrowej z generatorem ale za to można uniezależnić się od podmów wiatru. 

[gucio222 3]

Napęd na sprężone powietrze był już używany 50 lat temu przy testowaniu silnika nuklearnego. Niestety instalację wykonana z rur do przepompowania ropy o długości 40km rozmontowano.

http://www.amug.us/downloads/Pluto-Phoenix%20Facility%20at%20the%20NTS.pdf#page=3&zoom=auto,-265,731

Edytowane 13 grudnia 2015 przez gucio222

[Flaku 26]

A mi się podoba nazywanie sproszkowanych metali alternatywą dla paliw kopalnych. To metale rosną na drzewach, czy przylatują w asteroidach, które przechwytujemy? Metale też byłyby paliwami kopalnymi.

 

 

Co do samej palności proszków, to był kiedyś artykuł(nie wiem czy nawet nie na kopalni wiedzy) o wybuchu w fabryce cukru pudru. Pół miasta uszkodziło, także radzę uważać z proszkami

[pogo 102]

Metalowy proszek pewnie będzie jeszcze bardziej niebezpieczny niż cukier puder.

 

A co do sprężonego powietrza. Butle na to są cięższe od baterii Li-ion, a i ich sprawność jest dużo niższa. Nie wiem jak z kosztami, ale mówi się, że to zwyczajnie nieopłacalne.

[tempik 82]

Metalowy proszek pewnie będzie jeszcze bardziej niebezpieczny niż cukier puder.

 

A co do sprężonego powietrza. Butle na to są cięższe od baterii Li-ion, a i ich sprawność jest dużo niższa. Nie wiem jak z kosztami, ale mówi się, że to zwyczajnie nieopłacalne.

cena? jak najbardziej jest po stronie powietrza........ z litem jest jak ze złotem czyli ograniczone zasoby,pracochłonne wydobycie, jak nagle wszyscy chcieliby przejść na bateryjki to po pierwsze nie dla wszystkich by wystarczyło, po drugie cena litu poszybowałaby w kosmos....

no i jeszcze czas ładowania, bateryjki kilka godzin, butle pewnie mozna nabić w kilka minut....

nie pamiętam w którym mieście w Polsce, ale gdzieś jeździły autobusy MZK na powietrze, aż muszę z ciekawości poszukać co się dzieje z tym projektem