ESA

すべてが燃えます。 適切な環境があれば、酸素を加えることによってすべての物質が燃えることができますが、適切な混合物を見つけて十分な熱を発生させると、一部の物質が他の物質よりも燃えやすくなります。 離散燃焼と呼ばれる火災の種類について詳しく知りたいと考えた研究者たちは、ESA の微小重力実験施設を使用して調査しました。

カナダのマギル大学とオランダのアイントホーフェン工科大学のジェフリー・バーグソーソン教授のチームは、一連の放物線飛行とスウェーデンから打ち上げられた測距ロケットで、無重力下での鉄粉の燃焼を調査した。 彼らの研究は純粋な物理学であり、科学者たちは、炎が燃料を継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飛び移る離散燃焼についてもっと知りたいと考えていました。 この形態の火災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、その一例として森林火災が挙げられます。森林火災では、1 本の木が完全に燃え、温度が十分に上昇して燃焼すると火が次の木に移ります。

無重力航空機やロケット飛行の実験で鉄粉を燃やすと、鉄粒子が浮遊して目立たないように発火することができました。 高速カメラがその光景を捉え、研究者が現象をより深く理解できるようになり、その結果、地球上で燃料が燃焼する理想的な条件を示すコンピューター モデルが作成されました。

微小重力研究から得られた新たな理解により、効率的で実用的な鉄燃焼炉の構築が可能になりました。

鉄を燃やす利点は化学によるものです。 基本的に、燃料の燃焼は、酸素原子を追加して材料を変換するプロセスです。 これが、木材、石炭、石油などの炭素ベースの燃料に 2 つの酸素原子が追加されると、炭素ベースの燃料が温室効果ガスである二酸化炭素を生成する理由です。 鉄の場合、燃焼後に残る生成物は酸化鉄であり、一般的には錆として知られています。 二酸化炭素が発生せず、錆びた鉄はガスを発生しないため、簡単に回収できます。鉄を燃やしても有害なガスがまったく発生しません。

鉄サビは水素を使って酸素を取り除いて鉄に戻す加工も可能です。 持続可能な電源からの電気を使用することで、燃料としての鉄は循環的で無限にリサイクル可能なエネルギー貯蔵庫となります。

オランダのアイントホーフェン近郊のブーデルでは、実証プラントがすでに稼動しており、鉄を燃料源として使用するこの発電機は、倉庫に設置されたユニットで 1 MW の蒸気を生成できます。 このような製鉄発電所を大規模化すれば、さらに多くのエネルギーを生産できる可能性があります。

複数の新興企業がすでに、工場や産業プロセスに動力を供給するために、このカーボンフリー燃料を追求しています。

宇宙機関が持続可能な月面前哨基地の建設を準備する中、月面の宇宙飛行士にエネルギーを供給することは、克服すべき課題の一つにすぎません。 金属燃料が解決策になるかもしれない。 太陽エネルギーを利用すると、月の鉱物からアルミニウムやシリコンの粉末を生産できるだけでなく、月の氷から水素や酸素も利用することができます。その後、水素を使用して、鉄やチタンを多く含む月の塵を変換して水を生成することができます。そして鉄粉。 水氷からの金属粉末と酸素はロケットや陸上輸送の推進剤として使用でき、副産物の水は飲料水としても使用できます。

このプロセスは今では SF のように思えるかもしれませんが、地球上で鉄を燃料源として使用するというアイデアは、ほんの 10 年前に始まりました。 現在、金属燃料コミュニティには世界中の何百人もの科学者やエンジニアが参加しており、代替カーボンフリー燃料の灯台技術となっています。 そう遠くない将来、車や家を鉄で動かすようになるかもしれません。

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