近期，研究人員利用微重力實(shí)驗(yàn)研究了鐵粉的離散燃燒，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)碳、無(wú)限可回收的能源儲(chǔ)存。這在地球和未來(lái)可持續(xù)的月球前哨站都有很好的應(yīng)用前景，人類可能會(huì)進(jìn)入一個(gè)新的“鐵器時(shí)代”。

在合適的環(huán)境下，所有物質(zhì)都可以通過(guò)添加氧氣燃燒，但找到合適的混合物并產(chǎn)生足夠的熱量會(huì)使一些材料比其他材料更容易燃燒。這種實(shí)驗(yàn)也被稱為離散燃燒，主要的環(huán)境是微重力實(shí)驗(yàn)室。

加拿大麥吉爾大學(xué)（McGill University）和荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)（Eindhoven University of Technology）的科學(xué)家們利用歐空局的微重力實(shí)驗(yàn)設(shè)施對(duì)離散燃燒進(jìn)行了研究。

據(jù)悉，在離散燃燒的過(guò)程中，火焰不會(huì)連續(xù)燃燒燃料，而是從一個(gè)燃料源跳到另一個(gè)燃料來(lái)源。這種形式的火災(zāi)在地球上幾乎不會(huì)自然發(fā)生，但有一個(gè)例子是森林火災(zāi)，一棵樹(shù)完全燃燒，當(dāng)溫度上升到足夠高時(shí)，火會(huì)跳到下一棵樹(shù)上。

不過(guò)，在零重力飛機(jī)和火箭飛行的實(shí)驗(yàn)中，燃燒鐵塵可以使鐵顆粒漂浮并點(diǎn)燃。高速攝像機(jī)捕捉到了這一景象，使研究人員能夠更好地了解這一現(xiàn)象，從而產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)模型，顯示了在地球上實(shí)施離散燃燒的理想條件。這使得建造高效實(shí)用的燒鐵爐成為可能。

燒鐵的優(yōu)勢(shì)在于化學(xué)性質(zhì)。從本質(zhì)上講，燃燒燃料是通過(guò)添加氧原子來(lái)改變材料的過(guò)程。這就是為什么在木材、煤或石油等碳基燃料中加入兩個(gè)氧原子后會(huì)產(chǎn)生溫室氣體二氧化碳的原因。與碳基燃料相比，鐵燃燒后的剩余產(chǎn)物是氧化鐵，更常見(jiàn)的是鐵銹。

因此，燒鐵不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，而且生銹的鐵不形成氣體，所以很容易收集。研究人員強(qiáng)調(diào)稱，“燃燒的鐵根本不排放有害氣體?！?/span>

此外，他們還稱，鐵銹可以經(jīng)過(guò)處理，除去氧原子，用氫氣將其再還原成鐵，重復(fù)利用。通過(guò)使用來(lái)自可持續(xù)能源的電力，鐵作為燃料可以成為一種循環(huán)的、無(wú)休止可回收的能源儲(chǔ)存。荷蘭埃因霍溫附近的布德?tīng)栆呀?jīng)建立并運(yùn)行了一個(gè)示范工廠，該工廠使用鐵作為燃料來(lái)源。

據(jù)悉，這種發(fā)電機(jī)可以在倉(cāng)庫(kù)中的一個(gè)單元中生產(chǎn)1兆瓦的蒸汽。擴(kuò)大這樣一個(gè)鐵電廠的規(guī)模可以生產(chǎn)更多的能源，多家初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)在追求這種無(wú)碳燃料，為工廠和工業(yè)流程提供動(dòng)力。

隨著航天機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備建造可持續(xù)的月球前哨基地，為月球上的宇航員提供能源就是需要克服的挑戰(zhàn)之一，金屬燃料或許是一個(gè)解決方案。

研究人員稱，利用太陽(yáng)能，不僅可以從月球礦物中生產(chǎn)鋁和硅粉末，還可以從月球冰中利用氫氣和氧氣。然后，氫氣可以用來(lái)轉(zhuǎn)化富含鐵和鈦的月球塵埃，從而產(chǎn)生水和鐵粉。金屬粉末和氧氣可以用作火箭或地面運(yùn)輸?shù)耐七M(jìn)劑，副產(chǎn)品水甚至可以用作飲用水。

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