أجرى العلماء بحثًا عن الاحتراق المنفصل ، وهو شكل من أشكال النار ينتقل من مصدر وقود إلى آخر ، باستخدام مسحوق الحديد في انعدام الجاذبية. المنتج المتبقي بعد الاحتراق هو أكسيد الحديد ، وهو مادة لا تنتج ثاني أكسيد الكربون ويمكن إعادة تدويرها إلى ما لا نهاية. بعد تجارب الجاذبية الصغرى هذه ، تم تطوير أفران فعالة لحرق الحديد ، مما أدى إلى إنشاء تخزين طاقة دائري خالٍ من الكربون. تم تشغيل مصنع تجريبي في هولندا ، وتقوم العديد من الشركات الناشئة باستكشاف هذا الوقود الخالي من الكربون للمصانع والعمليات الصناعية. بالنظر إلى المستقبل ، يمكن أيضًا استخدام هذا الوقود المعدني للبؤر الاستيطانية القمرية المستدامة ، والتي من المحتمل أن تستخدم معادن القمر والجليد لإنتاج مساحيق معدنية للدفع والمياه للاستهلاك. الائتمان: حديد +
استخدم الباحثون تجارب الجاذبية الصغرى لدراسة الاحتراق المنفصل لمسحوق الحديد ، مما يؤدي إلى تخزين طاقة خالٍ من الكربون وقابل لإعادة التدوير إلى ما لا نهاية. هذا له تطبيقات واعدة على الأرض وللبؤر الاستيطانية القمرية المستدامة في المستقبل.
كل شيء يحترق. بالنظر إلى البيئة المناسبة ، يمكن أن تحترق كل المواد بإضافة الأكسجين ، ولكن العثور على المزيج الصحيح وتوليد حرارة كافية يجعل بعض المواد تحترق بسهولة أكبر من غيرها. استخدم الباحثون المهتمون بمعرفة المزيد عن نوع من الحريق يسمى الحرق المنفصل 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 من البروفيسور جيفري بيرجثورسون في جامعة ماكجيل في كندا وجامعة أيندهوفن للتكنولوجيا في هولندا بالتحقيق في حرق مسحوق الحديد في انعدام الجاذبية. كان بحثهم فيزيائيًا خالصًا ، فقد أراد العلماء معرفة المزيد عن الاحتراق المنفصل حيث لا تحترق النيران من خلال 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 للحرق المنفصل أثناء تجربة طيران مكافئ على متن طائرة Falcon-20 التابعة لمركز الأبحاث الوطني الكندي والتي توفر للباحثين ما يصل إلى ثمانية عشر ثانية من انعدام الجاذبية الثمين. الائتمان: فريق Perwaves
سمح احتراق الغبار الحديدي في التجارب على الطائرات التي تنعدم فيها الجاذبية والرحلات الصاروخية بجزيئات الحديد بالطفو والاشتعال بتكتم. التقطت الكاميرات عالية السرعة المشهد وسمحت للباحثين بفهم الظاهرة بشكل أفضل ، مما أدى إلى نماذج كمبيوتر أظهرت الظروف المثالية لحرق الوقود على الأرض.
هل تعلم أن الحديد يمكن أن يحترق؟ إن احتراق مسحوق الحديد الظاهر هنا يحدث على أساس خالٍ من الدخان وخالٍ من الكربون. الائتمان: TU / e / Solid / Bart van Overbeeke
حرق منفصل للطاقة المستدامة
مع الفهم الجديد الذي أصبح ممكنًا من أبحاث الجاذبية الصغرى ، أصبح من الممكن بناء أفران فعالة وعملية لحرق الحديد.
تعود ميزة حرق الحديد إلى الكيمياء. في الأساس ، حرق الوقود هو عملية تحويل مادة عن طريق إضافة ذرات الأكسجين. هذا هو السبب في أن الوقود المعتمد على الكربون ينتج غازات الاحتباس الحراري ثاني أكسيد الكربون 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 جمع الحديد الصدئ بسهولة لأنه لا يشكل غازًا – ولا ينتج عن احتراق الحديد أي غازات ضارة على الإطلاق.
يمكن حتى معالجة صدأ الحديد لإزالة الأكسجين وإعادته كحديد باستخدام الهيدروجين. باستخدام الكهرباء من مصادر مستدامة ، يمكن أن يصبح الحديد كوقود تخزينًا دائريًا للطاقة وقابل لإعادة التدوير إلى ما لا نهاية.
يوجد مصنع تجريبي قيد التشغيل بالفعل في بودل ، بالقرب من أيندهوفن ، هولندا ، باستخدام الحديد كمصدر للوقود ، يمكن لهذا المولد أن ينتج 1 ميجاوات من البخار في وحدة موجودة في مستودع. يمكن أن ينتج عن توسيع مثل هذه المحطة لتوليد الطاقة الحديدية المزيد من الطاقة.
تسعى العديد من الشركات الناشئة بالفعل إلى هذا الوقود الخالي من الكربون ، لتشغيل المصانع والعمليات الصناعية.
مصنع مظاهرة فرن الحديد. الائتمان: ميتالوت
من الفضاء إلى الأرض ثم إلى القمر
بينما تستعد وكالات الفضاء لبناء بؤر استيطانية قمرية مستدامة ، فإن توفير الطاقة لرواد الفضاء على القمر هو مجرد أحد التحديات التي يجب التغلب عليها. يمكن أن يكون الوقود المعدني حلاً. باستخدام الطاقة الشمسية ، لا يمكن إنتاج مساحيق الألمنيوم والسيليكون فقط من معادن القمر ، ولكن أيضًا يمكن تسخير الهيدروجين والأكسجين من الجليد القمري. ويمكن بعد ذلك استخدام الهيدروجين لتحويل الغبار القمري الذي يحتوي على نسبة عالية من الحديد والتيتانيوم لإنتاج الماء ومسحوق الحديد. يمكن استخدام المساحيق المعدنية 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 ، لكن استخدام الحديد كمصدر للوقود على الأرض بدأ كفكرة قبل عقد من الزمان فقط. يمتد مجتمع الوقود المعدني الآن إلى مئات العلماء والمهندسين حول العالم وهو عبارة عن تقنية منارة 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 الكهرباء كطاقة كيميائية في مسحوق المعدن بكثافة طاقة منافسة للوقود الأحفوري. هذا لديه القدرة على الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري على مستوى العالم ، ولكن العائق أمام تنفيذ هذه التكنولوجيا هو تطوير أنظمة الاحتراق التي يمكنها حرق الوقود المعدني بكفاءة ، الأمر الذي يتطلب فهمًا قويًا لفيزياء الاحتراق. الائتمان: ESA – وكالة الفضاء الأوروبية
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”