铁燃料或可是一种无碳燃料 产生的热量可以直接使用

据悉，6月底，一家燃烧铁燃料的1兆瓦大型工厂在荷兰埃因霍温附近启动，Swinkels啤酒厂致力于生产酿造啤酒所需的热量，而这项测试将持续数月。该工厂名为IRON+，是三家公司的合资企业，建立在Metal Power Consortium于2020年首次展示为100千瓦系统的技术基础上，该联合会包括埃因霍温理工大学和从该大学分拆出来的初创公司Metalot。

金属的高熔点使其成为机械、电子和熔炉的有用部件。但是，如果你把金属磨成细粉末，它们也会燃烧。更重要的是，金属可以燃烧而不会排放有毒或地球变暖的排放物，这使它们成为了生产清洁能源的潜在吸引力燃料，这种燃料可以很容易地储存和运输。

RIFT（Renewable Iron Fuel Technology）是埃因霍温的另一个分支，最近证明它可以使用其铁燃料技术为五户家庭供暖。与此同时，在加拿大，由麦吉尔大学研究人员发起的初创公司Altiro Energy已经运行了一个10千瓦的铁燃料工厂原型，他们也在计划扩大规模。

 

EUROPEAN SPACE AGENCY

麦吉尔大学机械工程教授、Altiro的首席科学顾问Jeff Bergthorson说，铁粉是碳燃料的理想替代品。Bergthorson和欧洲航天局和加拿大航天局的同事开发了金属燃料的概念，并于2015年在《应用能源》杂志上（https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261915011071）发表了他们的报告。

铁是地球上储量最丰富、产量最高的金属之一。它的能量密度约为每升11.3千瓦时，比汽油好。燃烧铁粉产生的热量可以直接使用，也可以通过蒸汽轮机转化为电力，留下氧化铁或铁锈。这可以在以后被还原，也就是说，氧气可以被剥离回铁粉中。Bergthorson说：“你可以把铁燃料看作是一种清洁、可回收的煤。”

氧化铁也可以用氢气还原成铁。如果利用可再生电力分解水来生产氢气，那么氢气已经是一种无碳的绿色燃料。但它也是一种超轻、体积大的气体，因此必须使用高压和极冷将其转化为液体，然后用特殊的容器储存和运输。相比之下，铁已经在干燥的容器中以更低的成本运输。

因此，尽管氢和金属本质上都是一种储存能量的方式，但使用金属更有意义，Bergthorson说。Metalot和达姆施塔特工业大学的技术评估表明，“从氢气中生产铁比生产液氢更有效。因此，铁粉作为燃料比气态氢更贵，但生产和海洋运输比液态氢更便宜。”

这并不是说铁燃料本身就没有挑战。它不像碳氢化合物燃料那样容易点燃，而且火焰速度较慢，这使它不稳定，更容易熄灭。Altiro通过在锅炉刚启动时添加一点天然气来点燃铁粉来解决这个问题。Bergthorson说，他们还发明了一种技术来稳定火焰，使其长时间燃烧而不熄灭。

收集由此产生的氧化铁也很棘手。Bergthorson说，Altiro的技术确保了氧化铁颗粒的形成，这些氧化铁颗粒足够大，可以“使用气旋和其他方法轻松捕获，而不需要高科技或昂贵的设备”。

一些铁粉不可避免地蒸发形成氧化铁纳米颗粒，这些纳米颗粒无法收集并转化为铁。Altira和IRON+都已经找到了减少这种纳米颗粒形成以减少金属损失的方法。埃因霍温的机械工程教授、Metalot和RIFT的联合创始人Philip de Goey说：“我们通过提高传热效率来改进锅炉。导致纳米颗粒排放的铁粉蒸发量减少了10倍，因此小于0.3%。纳米颗粒不会排放到大气中，而是被高效空气过滤器捕获。”

de Goey说，铁燃料的下一步是进一步提高铁转化为氧化铁的效率，因为有些铁没有完全转化。还有一些市场障碍需要跨越，比如增加铁粉产量和降低生产绿色氢气的成本。

Bergthorson说，如果这些问题能够得到解决，你可以使用可再生电力来生产铁，必要时储存，运输到那里，然后在需要时燃烧发电。“能源过剩的地方可以生产铁，其他人可以购买。这样，你就可以将可再生能源商品化，从而在不需要输电线路的情况下实现全球分布。金属可以解决可再生能源转型中的一个大问题：长期储能。”

          责任编辑：彭菁