據(jù)悉，6月底，一家燃燒鐵燃料的1兆瓦大型工廠在荷蘭埃因霍溫附近啟動(dòng)，Swinkels啤酒廠致力于生產(chǎn)釀造啤酒所需的熱量，而這項(xiàng)測試將持續(xù)數(shù)月。該工廠名為IRON+，是三家公司的合資企業(yè)，建立在Metal Power Consortium于2020年首次展示為100千瓦系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)上，該聯(lián)合會(huì)包括埃因霍溫理工大學(xué)和從該大學(xué)分拆出來的初創(chuàng)公司Metalot。

金屬的高熔點(diǎn)使其成為機(jī)械、電子和熔爐的有用部件。但是，如果你把金屬磨成細(xì)粉末，它們也會(huì)燃燒。更重要的是，金屬可以燃燒而不會(huì)排放有毒或地球變暖的排放物，這使它們成為了生產(chǎn)清潔能源的潛在吸引力燃料，這種燃料可以很容易地儲(chǔ)存和運(yùn)輸。

RIFT（Renewable Iron Fuel Technology）是埃因霍溫的另一個(gè)分支，最近證明它可以使用其鐵燃料技術(shù)為五戶家庭供暖。與此同時(shí)，在加拿大，由麥吉爾大學(xué)研究人員發(fā)起的初創(chuàng)公司Altiro Energy已經(jīng)運(yùn)行了一個(gè)10千瓦的鐵燃料工廠原型，他們也在計(jì)劃擴(kuò)大規(guī)模。

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麥吉爾大學(xué)機(jī)械工程教授、Altiro的首席科學(xué)顧問Jeff Bergthorson說，鐵粉是碳燃料的理想替代品。Bergthorson和歐洲航天局和加拿大航天局的同事開發(fā)了金屬燃料的概念，并于2015年在《應(yīng)用能源》雜志上（https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261915011071）發(fā)表了他們的報(bào)告。

鐵是地球上儲(chǔ)量最豐富、產(chǎn)量最高的金屬之一。它的能量密度約為每升11.3千瓦時(shí)，比汽油好。燃燒鐵粉產(chǎn)生的熱量可以直接使用，也可以通過蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為電力，留下氧化鐵或鐵銹。這可以在以后被還原，也就是說，氧氣可以被剝離回鐵粉中。Bergthorson說：“你可以把鐵燃料看作是一種清潔、可回收的煤。”

氧化鐵也可以用氫氣還原成鐵。如果利用可再生電力分解水來生產(chǎn)氫氣，那么氫氣已經(jīng)是一種無碳的綠色燃料。但它也是一種超輕、體積大的氣體，因此必須使用高壓和極冷將其轉(zhuǎn)化為液體，然后用特殊的容器儲(chǔ)存和運(yùn)輸。相比之下，鐵已經(jīng)在干燥的容器中以更低的成本運(yùn)輸。

因此，盡管氫和金屬本質(zhì)上都是一種儲(chǔ)存能量的方式，但使用金屬更有意義，Bergthorson說。Metalot和達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的技術(shù)評估表明，“從氫氣中生產(chǎn)鐵比生產(chǎn)液氫更有效。因此，鐵粉作為燃料比氣態(tài)氫更貴，但生產(chǎn)和海洋運(yùn)輸比液態(tài)氫更便宜。”

這并不是說鐵燃料本身就沒有挑戰(zhàn)。它不像碳?xì)浠衔锶剂夏菢尤菀c(diǎn)燃，而且火焰速度較慢，這使它不穩(wěn)定，更容易熄滅。Altiro通過在鍋爐剛啟動(dòng)時(shí)添加一點(diǎn)天然氣來點(diǎn)燃鐵粉來解決這個(gè)問題。Bergthorson說，他們還發(fā)明了一種技術(shù)來穩(wěn)定火焰，使其長時(shí)間燃燒而不熄滅。

收集由此產(chǎn)生的氧化鐵也很棘手。Bergthorson說，Altiro的技術(shù)確保了氧化鐵顆粒的形成，這些氧化鐵顆粒足夠大，可以“使用氣旋和其他方法輕松捕獲，而不需要高科技或昂貴的設(shè)備”。

一些鐵粉不可避免地蒸發(fā)形成氧化鐵納米顆粒，這些納米顆粒無法收集并轉(zhuǎn)化為鐵。Altira和IRON+都已經(jīng)找到了減少這種納米顆粒形成以減少金屬損失的方法。埃因霍溫的機(jī)械工程教授、Metalot和RIFT的聯(lián)合創(chuàng)始人Philip de Goey說：“我們通過提高傳熱效率來改進(jìn)鍋爐。導(dǎo)致納米顆粒排放的鐵粉蒸發(fā)量減少了10倍，因此小于0.3%。納米顆粒不會(huì)排放到大氣中，而是被高效空氣過濾器捕獲。”

de Goey說，鐵燃料的下一步是進(jìn)一步提高鐵轉(zhuǎn)化為氧化鐵的效率，因?yàn)橛行╄F沒有完全轉(zhuǎn)化。還有一些市場障礙需要跨越，比如增加鐵粉產(chǎn)量和降低生產(chǎn)綠色氫氣的成本。

Bergthorson說，如果這些問題能夠得到解決，你可以使用可再生電力來生產(chǎn)鐵，必要時(shí)儲(chǔ)存，運(yùn)輸?shù)侥抢铮缓笤谛枰獣r(shí)燃燒發(fā)電。“能源過剩的地方可以生產(chǎn)鐵，其他人可以購買。這樣，你就可以將可再生能源商品化，從而在不需要輸電線路的情況下實(shí)現(xiàn)全球分布。金屬可以解決可再生能源轉(zhuǎn)型中的一個(gè)大問題：長期儲(chǔ)能。”

責(zé)任編輯：彭菁