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太空發射有望更加環保!科學家正在試驗高能硼基燃料
文章來源:前瞻經濟學人     更新時間:2022-03-01 14:53:08
據New Atlas報道,近日,在一項可能導致無碳太空發射的計劃中,加利福尼亞大學河濱分校的科學家們正在試驗用氨硼烷 (NH3BH3) 作為傳統碳基化學火箭燃料的替代品。

 

理想情況下,最好的燃料是氫氣,但即使冷卻成低溫液體,它仍然占用太多空間,處理起來極其困難和危險,并會帶來各種問題。而從化石燃料中提煉的碳氫化合物的傳統航空燃料更加實用,因為其中的氫與碳原子結合,使其更加緊湊和易于處理。

 

不幸的是,像煤油這樣的燃料仍然太笨重,單位能量也太少,無法滿足能夠飛越半個地球的超音速噴氣式飛機的需求。為了克服這個問題,工程師們想要創造一種新的燃料,它使用一些其他元素來儲存氫氣,但又足夠便宜且易于使用。

 

最后他們發現一個基于硼的新燃料家族,它在元素周期表中緊挨著碳。這些氫硼化合物,或稱硼烷,非常有前景,產生的熱能幾乎是傳統燃料的兩倍。但是,硼烷燃料存在重大問題。它們產生的粘性廢物會粘在引擎上,使發動機膠結,只能通過大量的努力才能清除。因此,這些項目在1959年被取消了。

 

今天,氨硼烷形式的硼烷被用于燃料電池,為電動汽車提供動力,其中氫氣是通過催化劑的方式釋放的。現在,加州大學河濱分校的研究團隊正在尋找一種方法,使用硼烷為能夠將衛星送入軌道的火箭提供動力。

 

這方面的關鍵是更好地了解硼烷是如何燃燒的,以及如何讓它們有效地燃燒,而不需要基礎燃料或催化劑,這可能會產生一種更環保的碳氫化合物燃料的替代品,并可能使太空發射更便宜。

 

與碳氫化合物不同,硼烷有一個復雜的燃燒過程,因為它們在燃燒過程中會演變成許多不同的化合物。通過將硼烷形成納米顆粒并與氧化劑高氯酸鉀或高氯酸銨一起燃燒,目的是改變燃燒過程并更快地釋放更多的能量。

 

馬里蘭大學化學博士生Pankaj Ghildiyal說:“這類似于使用催化轉換器來使碳氫化合物燃料完全燃燒。在這里,我們能夠通過使用氧化劑本身的化學成分來創造更完整的化學品燃燒并增加整個反應的能量,而不需要催化劑。”

 

由于研究中使用的細小顆粒在潮濕的環境中容易降解,科學家們的下一步計劃是找到一種方法,給它們一個保護性的涂層,以便儲存。

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