Vedci skúmali diskrétne spaľovanie v nulovej gravitácii pomocou železných pilín, čo je forma ohňa, ktorý preskakuje z jedného zdroja paliva na druhý. Zvyšným produktom po spálení je oxid železa, látka, ktorá neprodukuje oxid uhličitý a dá sa recyklovať donekonečna. V nadväznosti na tieto experimenty s mikrogravitáciou boli vyvinuté účinné pece na spaľovanie železa, ktoré viedli k vytvoreniu sférického bezuhlíkového zásobníka energie. V Holandsku je v prevádzke demonštračný závod a niekoľko start-upov skúma toto bezuhlíkové palivo pre továrne a priemyselné procesy. Pri pohľade do budúcnosti by sa toto kovové palivo mohlo použiť aj na trvalé mesačné základne, pričom by potenciálne využívali mesačné minerály a ľad na výrobu kovových práškov na pohon a vodu na spotrebu. Kredit: Iron+
Výskumníci použili experimenty s mikrogravitáciou na štúdium diskrétneho spaľovania železného prášku, čo vedie k bezuhlíkovému, nekonečne recyklovateľnému skladovaniu energie. To má sľubné aplikácie na Zemi a pre budúcu stálu lunárnu základňu.
všetko horí. V správnom prostredí môžu všetky materiály horieť, keď sa pridá kyslík, ale nájdenie správnej zmesi a generovanie dostatočného tepla spôsobujú, že niektoré materiály horia ľahšie ako iné. Výskumníci, ktorí mali záujem dozvedieť sa viac o type ohňa nazývanom diskrétne horenie, použili na skúmanie zariadenia ESA Microgravity Experiment.
V sérii parabolických letov a sondážnych rakiet vypustených zo Švédska skúmali profesor Jeffrey Bergthorson z McGill University v Kanade a tím z Eindhovenskej technickej univerzity v Holandsku spaľovanie železného prášku v nulovej gravitácii. Ich výskum bol čisto fyzikálny, vedci sa chceli dozvedieť viac o diskrétnom spaľovaní, pri ktorom plamene nehoria nepretržite palivom, ale preskakujú z jedného zdroja paliva na druhý. Táto forma ohňa sa na Zemi vyskytuje len zriedka, ale jedným z príkladov je lesný požiar, pri ktorom strom úplne zhorí a keď teplota stúpne dostatočne vysoko na to, aby mohol horieť, oheň sa rozšíri na ďalší strom.
Toto hypnotické video diskrétneho popálenia bolo zaznamenané na palube lietadla Falcon-20 Kanadského národného výskumného centra počas experimentu s parabolickým letom, ktorý výskumníkom poskytol až osemnásť sekúnd vzácnej expozície v nulovej gravitácii. Kredity: Perwaves Team
Pri pokusoch na lietadlách a raketových letoch s nulovou hmotnosťou umožňuje horiaci železný prach časticiam železa plávať a vznietiť sa. Vysokorýchlostné kamery zachytili podívanú a umožnili výskumníkom lepšie pochopiť tento jav, výsledkom čoho sú počítačové modely zobrazujúce ideálne podmienky na spaľovanie paliva na Zemi.
Viete, že železo môže horieť? Tu videný železný prášok horí na úplne bezdymovom základe, bez obsahu uhlíka. kredit: tu/e/solid/Bart van Overbeek
Diskrétne spaľovanie pre trvalo udržateľnú energiu
S novým chápaním, ktoré umožnil výskum mikrogravitácie, sa stali možné efektívne a praktické pece na spaľovanie železa.
Výhoda spaľovania železa je v chémii. Spaľovanie paliva je v podstate proces zmeny materiálu pridaním atómov kyslíka. To je dôvod, prečo palivá na báze uhlíka produkujú skleníkový plyn oxid uhličitý, keď sa do paliva na báze uhlíka, ako je drevo, uhlie alebo ropa, pridajú dva atómy kyslíka. Pri železe je vedľajším produktom po spaľovaní oxid železa, bežne známy ako hrdza. Nevytvára sa žiadny oxid uhličitý a zhrdzavené železo sa dá ľahko zbierať, pretože nevytvára plyn – horiace železo vôbec nevypúšťa škodlivé plyny.
Železná hrdza môže byť tiež spracovaná, aby sa odstránil kyslík a vrátil sa do železnej formy pomocou vodíka. Použitím elektriny z udržateľných zdrojov by sa železo ako palivo mohlo stať kruhovým, nekonečne obnoviteľným zásobníkom energie.
V Budel neďaleko Eindhovenu v Holandsku už funguje demonštračný závod, ktorý využíva železo ako zdroj paliva. Tento generátor dokáže vyrobiť 1 MW pary v jednotke, ktorá stojí v sklade. Takáto železná elektráreň sa dá zväčšiť a produkovať viac energie.
Niekoľko start-upov už využíva toto bezuhlíkové palivo pre elektrárne a priemyselné procesy.
Demonštračný závod na železnú pec. kredit: metallot
z vesmíru na Zem a potom na Mesiac
Keď sa vesmírne agentúry pripravujú na vybudovanie udržateľných lunárnych základní, jednou z výziev je dodávať energiu pre astronautov na Mesiaci. Riešením môžu byť kovové palivá. Pomocou slnečnej energie možno z mesačných minerálov vyrobiť nielen hliníkový a kremíkový prášok, ale aj vodík a kyslík z mesačného ľadu. Vodík sa potom môže použiť na premenu lunárneho prachu s vysokým obsahom železa a titánu na výrobu vody. a železný prášok. Kovové prášky a kyslík z vodného ľadu možno použiť ako pohonné látky pre rakety alebo pozemnú dopravu a vedľajší vodný produkt možno použiť aj ako pitnú vodu.
Umelcov dojem z krajiny skúmajúcej Mesiac. kredit: ESA-ATG
Tento proces môže v súčasnosti znieť ako sci-fi, ale používanie železa ako zdroja paliva na Zemi začalo ako nápad pred viac ako desiatimi rokmi. Teraz komunita kovových palív zahŕňa stovky vedcov a inžinierov po celom svete a je majákom pre alternatívne bezuhlíkové palivá. V blízkej budúcnosti možno budete šoférovať svoje auto alebo dom na železe!
Kovy sa dajú vyrábať pomocou čistej energie, napríklad zo solárnych článkov alebo veterných turbín. Táto elektrina sa ukladá ako chemická energia v kovovom prášku pri hustote energie, ktorá je konkurencieschopná fosílnym palivám. To má potenciál znížiť emisie skleníkových plynov na celom svete, ale jednou z prekážok implementácie tejto technológie je vývoj spaľovacích systémov, ktoré dokážu efektívne spaľovať kovové palivá, čo si vyžaduje dôkladné pochopenie fyziky ich spaľovania. Kredity: ESA – európska vesmírna agentúra
