為了緩和能源緊張，以及大氣污染，太陽能汽車、氫燃料電池汽車、油電混合動力汽車應(yīng)運(yùn)而生。盡管它們正在獲得越來越多的認(rèn)可，卻依然不盡如人意。比如售價不低或使用成本過高，再比如性能上仍無法和汽油或柴油動力車媲美。有沒有其他解決方案呢?
美國田納西州橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家也在研究這個課題，他們想到一種非常新奇的解決方法：以金屬作為發(fā)動機(jī)的燃料。實(shí)驗(yàn)室的Dave Beech博士認(rèn)為鐵、鋁、硼都可以用作新的替代能源。
根據(jù)Dave Beech的計(jì)算，使用特制的發(fā)動機(jī)和同等體積的金屬燃料，一輛轎車的行駛距離是普通汽油動力汽車的3倍。而且由于燃燒的是金屬燃料，它幾乎沒有污染，也就是說沒有二氧化碳、氮氧化物，也沒有灰塵和煤煙。這種金屬燃料甚至還可以被循環(huán)使用，只要將用過的納米顆粒放到氫氣環(huán)境下進(jìn)行加熱，它們就會再次成為可用的燃料。
納米顆粒燃燒很快，在大概1ms中就釋放了全部熱量。但要用作發(fā)動機(jī)的燃料，這么快的發(fā)熱速度使熱量無法被高效利用。在常規(guī)的內(nèi)燃機(jī)中，每個燃燒的爆發(fā)時間能夠持續(xù)5-20ms。為了限制燃燒速度，研究小組把納米顆粒壓縮成更大的簇，在減緩納米顆粒與氧氣反應(yīng)的同時減緩了散熱的速度。研究人員通過控制簇的大小、形狀和密度制造出了重1-200mg的納米顆粒簇。雖然單個顆粒的燃燒時間只有1ms，最大的簇卻能燃燒0.5-2s。
此后，小組研制可以使用金屬燃料的發(fā)動機(jī)。汽車的發(fā)動機(jī)改裝成以金屬為燃料并不困難，關(guān)鍵工作在于尋找收集燃燒廢物的方法。另一種方案是采用斯特靈發(fā)動機(jī)，這種外燃機(jī)通過將汽缸中的氣體和液體交替加熱冷卻來推動活塞。不過目前汽車使用的都是內(nèi)燃機(jī)，斯特靈發(fā)動機(jī)只是一種可能的方案。據(jù)介紹，美國航空航天局和包括福特在內(nèi)的汽車廠商都嘗試過用斯特靈發(fā)動機(jī)作為汽車動力。
Dave Beech認(rèn)為，將柴油機(jī)改造是最好的方法，因?yàn)槌Ｒ?guī)的柴油發(fā)動機(jī)工作中要用到柴油薄霧。他設(shè)想將空氣注射到金屬粉末中，用火花塞將其點(diǎn)燃，而源源不斷的氣體可以將燃燒的灰燼帶離汽缸。燃燒物可以用過濾器進(jìn)行收集，并且由于氧化鐵具有磁性，也可以用電磁鐵進(jìn)行收集。裝滿了金屬灰燼的燃料罐可以被卸下交給金屬加油站，由專門的公司負(fù)責(zé)將其轉(zhuǎn)換回燃料以備再次使用。
雖然這樣設(shè)計(jì)出的發(fā)動機(jī)與常規(guī)汽車發(fā)動機(jī)很像，但它不會產(chǎn)生二氧化碳、氮氧化物或有害微粒。這些復(fù)合物通常在高溫燃燒中產(chǎn)生，而研究小組通過控制簇的大小，已經(jīng)可以將金屬的燃燒溫度降到525℃。他們接下來的工作是尋找燃燒的速度、溫度和效率三者間的平衡。
盡管相對于氫燃料而言，金屬是一種緊湊的燃料，但它卻有一個明顯的缺點(diǎn)——重量。一個行駛距離等效于50L油箱的鐵燃料箱重約100kg，比普通油箱重兩倍多。并且由于金屬燃料燃燒后廢物不會被排放到空氣中，在整個行駛過程中車重都不會減輕，這也增加了運(yùn)輸?shù)某杀?。不過金屬燃料的優(yōu)勢還是很明顯的。除了環(huán)保外,金屬燃料還具有攜帶方便、儲存安全、體積小的優(yōu)點(diǎn)。
面對這么多的優(yōu)點(diǎn)，我們有什么理由不用金屬燃料呢？隨著研究的深入，一旦技術(shù)成熟，金屬燃料的應(yīng)用將不僅局限于汽車領(lǐng)域，各種發(fā)動機(jī)都可以改造成以金屬作為燃料，那時，我們將迎來一個新的鐵器時代。
（轉(zhuǎn)載）
