地球上の無炭素エネルギーのための金属燃料… そして月

研究者たちは、微小重力実験を利用して鉄粉末の不連続燃焼を研究し、炭素がなく、無限にリサイクル可能なエネルギー貯蔵装置につながった。 これは、地球と将来の持続可能な月の前哨基地のための有望なアプリケーションを持っています。

すべてが燃えます。 正しい環境が与えられると、すべての物質は酸素を加えることによって燃えることができますが、正しい混合を見つけて十分な熱を生成すると、いくつかの物質が他の物質よりも燃焼しやすくなります。 不連続燃焼という火災の種類についてもっと知りたい研究者は、調査のためにESAの微小重力実験施設を使用しました。

一連の放物線飛行とスウェーデンで発射されたサウンディングロケットで、カナダマクギル大学のジェフリー・ベルトソーン教授とオランダのEindhoven工科大学のチームは、無重力状態で燃える鉄粉末を調べました。 彼らの研究は純粋な物理学であり、科学者たちは炎が燃料を通して連続的に燃焼するのではなく、ある燃料源から別の燃料源にジャンプする不連続燃焼についてもっと知りたがっていました。 この形の火は地球上で自然に発生することはほとんどありませんが、ある木が完全に燃えて温度が十分に上がって燃焼すると、火が次の木にジャンプする山火事がその例です。

不連続燃焼に関するこの催眠ビデオは、カナダ国立研究センターのFalcon-20航空機に搭載された放物線飛行実験中に記録され、研究者に最大18秒の貴重な無重力状態を提供しました。 クレジット：Perwavesチーム

無重力航空機とロケット飛行の実験で鉄を燃やすと、鉄粒子が浮遊し、目立たないように発火することができます。 高速カメラは、光景を捉え、研究者が現象をよりよく理解できるようにし、地球で燃料を燃焼させるのに理想的な条件を示すコンピューターモデルを作成しました。

鉄が乗ることができることをご存知でしたか？ ここで見られる鉄分の燃焼は完全に煙が出ず、炭素がない状態で発生します。 クレジット：TU / e / Solid / Bart van Overbeeke

持続可能なエネルギーのための個々の燃焼

微小重力研究によって可能になった新しい理解により、効率的で実用的な鉄道を作ることが可能になりました。

鉄を燃やすことの利点は化学にあります。 基本的に、燃焼燃料は酸素原子を加えて物質を変形させるプロセスである。 炭素ベース燃料に木、石炭、石油など炭素ベース燃料に酸素原子２個を加えると、温室効果ガスである二酸化炭素が発生するのもこのためだ。 鉄の場合、燃焼後に残る製品は一般に錆として知られる酸化鉄である。 二酸化炭素が発生せず、さびた鉄はガスを形成しないため、簡単に回収できます。

鉄溶融酸素を除去し、水素を使用して鉄に戻すように処理することもできます。 持続可能な源からの電気を使用することによって鉄を燃料として使用することは、無限にリサイクル可能な循環エネルギー貯蔵装置になり得る。

デモプラントはすでにオランダのアイントホーフェン近くのブデルで稼働しており、鉄を燃料源として使用しているこの発電機は、倉庫に設置された装置から1MWの蒸気を生産することができます。 そのような鉄の発電所を拡大すると、はるかに多くのエネルギーを生産することができます。

いくつかのスタートアップ企業はすでに工場や産業プロセスに電力を供給するためにこの無炭素燃料を追求しています。

鉄路実証工場。 クレジット: Metalot

宇宙から地球、そして月まで

宇宙機関が持続可能な月前哨基地の建設を準備するにつれて、月の宇宙飛行士にエネルギーを供給することは、克服すべき課題の1つにすぎません。 金属燃料が解決策になる可能性があります。 太陽エネルギーを利用すれば、月の鉱物からアルミニウムとケイ素粉末を生産できるだけでなく、月の氷で水素と酸素を活用することができる。 その後、水素を使用して鉄とチタンの含有量が高い月のほこりを水を生産することができます。 そして鉄。 水氷から出る金属粉末と酸素はロケットや地上輸送のための推進剤として使用でき、水副産物は飲料水としても使用できます。

月探査シナリオに対する作家の印象。 クレジット：ESA–ATG

このプロセスは今SFのように見えるかもしれませんが、地球上の鉄を燃料源として使用することはわずか10年前にアイデアから始まりました。 現在、金属燃料コミュニティは世界中の何百人もの科学者とエンジニアにまたがっており、代替炭素フリー燃料のための灯台技術です。 それほど遠くない将来、あなたは車や家を鉄で走るかもしれません！

太陽電池や風力タービンなどのクリーンエネルギーを使用して金属を製造できます。 その電気は化石燃料と競合することができるエネルギー密度で金属粉に化学エネルギーとして貯えられます。 これは世界中の温室効果ガス排出量を減らす可能性がありますが、この技術を実装するのに障害があるのは、燃焼物理学の確実な理解が必要な金属燃料を効率的に燃焼できる燃焼システムの開発です。 クレジット：ESA – ヨーロッパの宇宙