铁在火中：无烟无碳燃烧

你知道铁会燃烧吗？此处看到的铁粉燃烧是在完全无烟，无碳的基础上进行的。

加拿大麦克吉尔大学和荷兰埃因霍温科技大学的一个团队在ESA探空火箭上对微重力进行了测试，该技术现已被荷兰Swinkels Family Brewers利用，从而使他们的酿造过程摆脱了对矿物燃料的依赖。

ESA工程师安东尼奥·韦尔加（Antonio Verga）解释说：“减少向大气中排放碳的最佳方法是根本不排放碳。”

“这个想法来自加拿大和荷兰研究人员的创新团队。当我们燃烧碳和氧时，我们会生成一氧化碳或二氧化碳，但是如果我们用铁代替碳来燃烧，则根本不会产生有毒气体。相反，铁被氧化了-用通俗易懂的语言讲，它会生锈。

“燃烧金属的基本概念并不新鲜，尤其是在太空领域，因为固体火箭依靠铝颗粒作为燃料-在几分钟内燃烧了许多吨。但是铝只燃烧非常小的颗粒，铁是一种更实用的燃料，可控燃烧，同时具有与汽油相当的能量密度。”

燃烧过程与“传统”碳燃烧不同，燃烧过程通过热辐射在相邻铁颗粒之间转移，类似于森林火灾期间相邻树木着火的方式。

探空火箭实验使铁颗粒燃烧时可以自由失重地漂浮，从而帮助研究小组评估了颗粒的最佳尺寸和密度以及氧气含量，以防止燃烧过快燃烧或自行熄灭。

麦吉尔大学机械工程系副教授Jeffrey M. Bergthorson评论：“渗透反应-扩散波实验，由加拿大航天局和欧洲航天局支持的PERWAVES，研究了微重力下金属颗粒悬浮液的燃烧，以研究新型火焰传播机制的物理原理。”了解这些金属火焰的物理原理对于设计灵活，高效的无碳能源金属动力系统至关重要。

安东尼奥补充说：“不幸的是，发现最佳燃烧颗粒尺寸在25-30微米的范围内，这与炼铁过程中剩余的颗粒相近。只需筛分即可获得正确的尺寸。”

为了对这项技术充满信心，埃因霍温工业大学的一个学生团队与工业合作伙伴一起设计了现在安装在Swinkels家庭酿酒厂的燃烧设备，该设备由荷兰北部省份Noord-Brabant资助，用于生产酿造过程中的蒸汽。

“与学生团队SOLID和几个工业团体一起，我们将PERWAVES的小型金属燃料火焰放大到100千瓦，以产生更大的尺寸，以产生用于酿造过程的蒸汽，” TU de燃烧技术全职教授Philip de Goey解释说。艾恩德霍芬。

“我们目前正在开发规模更大的1兆瓦系统，并且我们正在为鹿特丹市计划5兆瓦的先导峰值锅炉。在另一个演示系统中，我们正在使用绿色氢气将生锈的粉末还原为纯铁。仍有许多步骤要做，但我们的初步结果看起来很有希望。”

还计划了后续的PERWAVES探空火箭，下一次ESA探空火箭实验将于2022年春季进行。