¿Te imaginas un futuro en el que tu automóvil esté alimentado con polvo de hierro en lugar de gasolina?
Los polvos metálicos, producidos utilizando fuentes de energía primaria limpias, podrían proporcionar un reemplazo a largo plazo más viable para los combustibles fósiles que otras alternativas ampliamente discutidas, como el hidrógeno, los biocombustibles o las baterías, según un estudio publicado en la edición del 15 de diciembre deldiario energía aplicada .
"Las tecnologías para generar electricidad limpia, principalmente energía solar y eólica, se están desarrollando rápidamente; pero no podemos usar esa electricidad para muchas de las cosas para las que se usa hoy el petróleo y el gas, como el transporte y la energía globalcomercio ", señala el profesor de la Universidad McGill Jeffrey Bergthorson, autor principal del nuevo estudio.
"Los biocombustibles pueden ser parte de la solución, pero no podrán satisfacer toda la demanda; el hidrógeno requiere grandes depósitos de combustible pesado y es explosivo, y las baterías son demasiado voluminosas y no almacenan suficiente energía para muchas aplicaciones,"dice Bergthorson, profesor de ingeniería mecánica y Director Asociado del Instituto Trottier para la Sostenibilidad en Ingeniería y Diseño en McGill." Usar polvos metálicos como combustibles reciclables que almacenan energía primaria limpia para su uso posterior es una solución alternativa muy prometedora ".
Concepto novedoso
El energía aplicada papel, escrito por Bergthorson junto con otros cinco investigadores de McGill y un científico de la Agencia Espacial Europea en los Países Bajos, presenta un concepto novedoso para usar pequeñas partículas de metal, similares en tamaño a la harina fina o al azúcar glas, para alimentar el exterior-motores de combustión.
A diferencia de los motores de combustión interna utilizados en automóviles a gasolina, los motores de combustión externa usan calor de una fuente externa para conducir un motor. Motores de combustión externa, versiones modernas de las locomotoras de vapor de carbón que impulsaron la era industrial,son ampliamente utilizados para generar energía a partir de combustibles nucleares, de carbón o de biomasa en las centrales eléctricas.
La idea de quemar polvos metálicos no es nada nuevo: se han utilizado durante siglos en fuegos artificiales, por ejemplo. Desde mediados del siglo XX, también se han utilizado en propulsores de cohetes, como el sólido del transbordador espacialcohetes de refuerzo de combustible. Pero en las últimas décadas se ha realizado relativamente poca investigación sobre las propiedades de las llamas de metal, y los científicos han pasado por alto el potencial de los polvos metálicos como combustible reciclable en una amplia gama de aplicaciones.
Reciclable después de la combustión
La idea presentada por el equipo de McGill aprovecha una propiedad importante de los polvos metálicos: cuando se queman, reaccionan con el aire para formar productos de óxido sólido estables y no tóxicos que se pueden recolectar con relativa facilidad para su reciclaje, a diferencia del CO 2 emisiones de la quema de combustibles fósiles que escapan a la atmósfera.
Utilizando un quemador hecho a medida, los investigadores de McGill demostraron que una llama puede estabilizarse en un flujo de pequeñas partículas metálicas suspendidas en el aire. Las llamas de los polvos metálicos "parecen bastante similares" a las producidas por la quema de combustibles de hidrocarburos, escriben los investigadores"Se pronostica que las densidades de energía y potencia de los motores térmicos propulsados por combustibles metálicos cercanos a los actuales motores de combustión interna alimentados con combustibles fósiles, lo que los convierte en una tecnología atractiva para una futura sociedad baja en carbono".
El hierro podría ser el principal candidato para este propósito, según el estudio. Millones de toneladas de polvos de hierro ya se producen anualmente para las industrias metalúrgica, química y electrónica. Y el hierro es fácilmente reciclable con tecnologías bien establecidas, y algunas novedosasLas técnicas pueden evitar las emisiones de dióxido de carbono asociadas con la producción tradicional de hierro con carbón.
Siguiente paso: construir un prototipo
Si bien el trabajo de laboratorio en McGill y en otros lugares ha demostrado que el uso de combustibles metálicos con motores térmicos es técnicamente factible, nadie ha demostrado aún la idea en la práctica. Por lo tanto, el siguiente paso para convertir los hallazgos del laboratorio en tecnología utilizable será"para construir un prototipo de quemador y acoplarlo a un motor térmico", dice Bergthorson.
"Desarrollo de procesos de reciclaje de metales que no involucren CO 2 las emisiones también son críticas "
El coautor David Jarvis, jefe de tecnologías estratégicas y emergentes de la Agencia Espacial Europea, agrega: "Estamos muy interesados en esta tecnología porque abre la puerta a nuevos sistemas de propulsión que se pueden utilizar en el espacio y en la tierra".alejarse de los combustibles fósiles para la propulsión de vehículos es una tendencia clara para el futuro. Si bien no se perfecciona y comercializa hoy en día, el uso de combustibles metálicos de bajo costo, como el polvo de hierro, es una alternativa digna a los combustibles de gasolina y diesel., por primera vez, un motor de hierro con casi cero CO 2 emisiones, creemos que esto desencadenaría aún más innovación y reducción de costos en un futuro cercano "
La investigación sobre la combustión de metales en McGill ha sido financiada durante los últimos 20 años por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá, el Departamento de Defensa Nacional de Canadá, la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa de EE. UU., La Agencia Espacial de Canadá, la Agencia Espacial Europea, Martec Ltd. Halifax, NS y el Instituto Trottier para la Sustentabilidad en Ingeniería y Diseño.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad McGill . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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