أجرى العلماء بحثًا عن الاحتراق الخفي ، وهو شكل من أشكال النار ينتقل من مصدر وقود إلى آخر ، باستخدام مسحوق الحديد عديم الوزن. المنتج المتبقي بعد الاحتراق هو أكسيد الحديد ، وهو مادة لا تنتج ثاني أكسيد الكربون ويمكن إعادة تدويرها إلى ما لا نهاية. نتيجة لتجارب الجاذبية الصغرى هذه ، تم تطوير أفران حديدية فعالة ، مما أدى إلى إنشاء تخزين طاقة دائري خالٍ من الكربون. تم تشغيل مصنع تجريبي في هولندا والعديد من الشركات الناشئة تستكشف هذا الوقود الخالي من الكربون للمصانع والعمليات الصناعية. في المستقبل ، يمكن أيضًا استخدام هذا الوقود المعدني للبؤر الاستيطانية القمرية المستدامة ، والتي من المحتمل أن تستخدم معادن القمر والجليد لإنتاج مساحيق معدنية للدفع وماء للشرب. الائتمان: حديد +
استخدم الباحثون تجارب الجاذبية الصغرى لدراسة الاحتراق المنفصل لمسحوق الحديد ، مما يؤدي إلى تخزين طاقة خالٍ من الكربون وقابل لإعادة التدوير بلا حدود. هذا له تطبيقات واعدة على الأرض وللبؤر الاستيطانية القمرية المستدامة في المستقبل.
كل شيء يحترق. في البيئة المناسبة ، يمكن لأي مادة أن تحترق مع إضافة الأكسجين ، ولكن العثور على الخليط المناسب وتوليد حرارة كافية يتسبب في احتراق بعض المواد بسهولة أكبر من غيرها. الباحثون الراغبون في معرفة المزيد عن نوع من الحريق يسمى الاحتراق الهادئ استخدموا مرافق تجربة الجاذبية الصغرى التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية للتحقيق.
في سلسلة من الرحلات الجوية المكافئة وعلى صواريخ السبر التي تم إطلاقها من السويد ، قام فريق بقيادة البروفيسور جيفري بيرجثورسون من جامعة ماكجيل في كندا وجامعة أيندهوفن للتكنولوجيا في هولندا بدراسة احتراق البارود بالحديد عديم الوزن. كان بحثهم فيزيائيًا خالصًا ، فقد أراد العلماء معرفة المزيد عن الاحتراق المنفصل حيث لا تحرق اللهب الوقود باستمرار ولكنها تقفز من مصدر وقود إلى آخر. نادرًا ما يحدث هذا النوع من النار بشكل طبيعي على الأرض ، ولكن أحد الأمثلة على ذلك هو حريق الغابة حيث تحترق إحدى الأشجار تمامًا ويقفز الحريق إلى الشجرة التالية عندما ترتفع درجة الحرارة بدرجة كافية للاحتراق.
تم تسجيل هذا الفيديو المنوم للاحتراق المنخفض المفتاح أثناء تجربة طيران مكافئ على متن مركز الأبحاث الوطني لطائرة فالكون -20 الكندية التي توفر للباحثين ما يصل إلى ثمانية عشر ثانية من انعدام الوزن الثمين. الائتمان: فريق Perwaves
سمح احتراق الغبار الحديدي في التجارب على الطائرات التي تنعدم فيها الجاذبية والرحلات الصاروخية بجزيئات الحديد بالطفو والاشتعال بهدوء. التقطت الكاميرات عالية السرعة المشهد وسمحت للباحثين بفهم هذه الظاهرة بشكل أفضل ، مما أدى إلى نماذج كمبيوتر أظهرت الظروف المثالية لحرق الوقود على الأرض.
هل تعلم أن الحديد يمكن أن يحترق؟ يحدث احتراق مسحوق الحديد الظاهر هنا على أساس خالٍ من الدخان وخالٍ من الكربون. الائتمان: TU / e / Solid / Bart van Overbeeke
احتراق خفي لطاقة تدوم طويلاً
بفضل المعرفة الجديدة التي أتاحتها أبحاث الجاذبية الصغرى ، أصبح من الممكن بناء أفران حديدية فعالة وعملية.
ميزة حرق الحديد ترجع إلى الكيمياء. في الأساس ، احتراق الوقود هو عملية تحويل مادة عن طريق إضافة ذرات الأكسجين. هذا هو السبب في أن الوقود المعتمد على الكربون ينتج ثاني أكسيد الكربون ، وهو غاز من غازات الدفيئة ، عند إضافة ذرتين من الأكسجين إلى الوقود القائم على الكربون ، مثل الخشب أو الفحم أو الزيت. مع الحديد ، المنتج المتبقي بعد الاحتراق هو أكسيد الحديد ، المعروف أكثر باسم الصدأ. لا يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون ويمكن استرداد الحديد الصدئ بسهولة لأنه لا يشكل غازات – لا ينتج عن احتراق الحديد أي غازات ضارة.
يمكن حتى معالجة صدأ الحديد لإزالة الأكسجين وإعادته كحديد باستخدام الهيدروجين. باستخدام الكهرباء من مصادر مستدامة ، يمكن أن يصبح الحديد كوقود مخزنًا للطاقة دائريًا وقابل لإعادة التدوير بلا حدود.
يوجد مصنع تجريبي قيد التشغيل بالفعل في بودل ، بالقرب من أيندهوفن ، هولندا ، باستخدام الحديد كمصدر للوقود ، ويمكن لهذا المولد إنتاج 1 ميجاوات من البخار في وحدة موجودة في مستودع. مع التوسع ، يمكن لمحطة توليد الطاقة الحديدية هذه أن تنتج طاقة أكثر بكثير.
تقوم العديد من الشركات الناشئة بالفعل بتسخير هذا الوقود الخالي من الكربون لتشغيل المصانع والعمليات الصناعية.
مصنع مظاهرة لأفران الحديد الزهر. 1 رصيد
من الفضاء إلى الأرض إلى القمر
بينما تستعد وكالات الفضاء لبناء بؤر استيطانية قمرية مستدامة ، فإن تزويد رواد الفضاء بالطاقة على القمر هو مجرد أحد التحديات المقبلة. يمكن أن يكون الوقود المعدني حلاً. باستخدام الطاقة الشمسية ، لا يمكن فقط إنتاج مساحيق الألمنيوم والسيليكون من معادن القمر ، ولكن يمكن أيضًا استخراج الهيدروجين والأكسجين من الجليد القمري. يمكن بعد ذلك استخدام الهيدروجين لتحويل الغبار القمري الغني بالحديد والتيتانيوم لإنتاج الماء ومسحوق الحديد. يمكن استخدام مساحيق المعادن والأكسجين من جليد الماء كوقود دفع للصواريخ أو النقل الأرضي ، ويمكن أيضًا استخدام المنتج الثانوي للمياه كمياه شرب.
انطباع الفنان عن سيناريو استكشاف القمر. الائتمان: ESA-ATG
قد تبدو هذه العملية وكأنها خيال علمي الآن ، ولكن استخدام الحديد كمصدر للوقود على الأرض بدأ كفكرة قبل عقد من الزمان فقط. اليوم ، يضم مجتمع الوقود المعدني مئات العلماء والمهندسين من جميع أنحاء العالم وهو تقنية رائدة للوقود البديل الخالي من الكربون. في المستقبل غير البعيد ، قد تشغل سيارتك أو منزلك بالحديد!
https://www.youtube.com/watch؟v=5P0mu6DEzcQ
يمكن إنتاج المعادن باستخدام الطاقة النظيفة ، مثل الخلايا الشمسية أو توربينات الرياح. يتم تخزين هذه الكهرباء كطاقة كيميائية في مسحوق المعدن بكثافة طاقة منافسة للوقود الأحفوري. هذا لديه القدرة على تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري على نطاق عالمي ، ولكن العائق أمام تنفيذ هذه التكنولوجيا هو تطوير أنظمة الاحتراق القادرة على حرق الوقود المعدني بكفاءة ، الأمر الذي يتطلب فهمًا قويًا لفيزياء الاحتراق. الائتمان: ESA – وكالة الفضاء الأوروبية
