Metaalpoeder: de nieuwe brandstof?

[taigitu]

Metaalpoeder: de nieuwe brandstof?

In een studie onderzochten chemici van de Canadese McGill Universiteit met de bij ESA in Noordwijk werkende E.J. Jarvis, wat de mogelijkheden zijn om in plaats van koolwaterstoffen als benzine of diesel, metaalpoeder te gebruiken als brandstof. De mogelijkheden blijken veel groter dan gedacht. Hebben we eindelijk het ei van Columbus gevonden?

Metaal als brandstof, zo gek nog niet
Het is niet erg slim om ons voort te bewegen door middel van een stroperig goedje dat het klimaat verpest, wereldwijde oorlogen veroorzaakt en bovendien aan het opraken is. Dat beseffen steeds meer mensen. Dus moeten we op zoek naar een alternatief. Helaas is de meest compacte energiebron, kernenergie, met de huidige stand van techniek erg gevaarlijk. Anders hadden we met een kilo uranium zo’n miljoen kilometer kunnen rijden. Dat is vijf keer zoveel als de levensduur van een goede auto. Dus moeten we op zoek naar andere alternatieven als energiedrager in voertuigen. Op dit moment wordt er veel onderzoek gedaan naar batterijen, waterstofgas en de weinig zinnige biobrandstof. Of minder bekende, maar goede alternatieven, zoals ammoniak. Maar wat, als we metaalpoeder gebruiken als brandstof?
Metaalpoeder en boor verslaan benzine wat energiedichtheid betreft in veel opzichten met stukken.

Metalen verslaan benzine wat energiedichtheid betreft in veel opzichten met stukken.

De voordelen van metaalpoeder
In het dagelijks leven kennen we metalen als robuust materiaal dat vlamwerend is. Schijn bedriegt echter: dit komt alleen omdat het reactieoppervlak zo klein is. Wordt onedel metaal als ijzer of aluminium fijn verpoederd, dan brandt het als een fakkel. Sterretjes bijvoorbeeld, bestaan uit een mengsel van ijzerpoeder en klei. Prettig aan metaalpoeder is verder dat het geen uitstoot geeft. Wat je overhoudt is roest, of aluminiumoxide, magnesiumoxide en dergelijke. Dit zijn poeders, die je in een hoogoven weer omzetten in het moedermetaal.

De energiedichtheid van metaalpoeder is ook hoog, qua volume hoger die van benzine. Metalen als magnesium binden zo actief met zuurstof, dat ze zelfs zuurstof kunnen onttrekken aan kooldioxide. Het vaakst genoemd als alternatief wordt ijzer. IJzer komt op aarde in enorme hoeveelheden voor, is erg goedkoop en is het meest gebruikte metaal. Aluminium is veel lichter dan ijzer, maar duurder. Ook het element boor is interessant. Boor is weliswaar geen metaal, maar erg licht en driewaardig: de reactie van boor met zuurstof (2 B (s) + 3 O2 (g) => B2O3(s) ) levert per kilogram 30% meer energie op dan benzine. Het afvalproduct, booroxide-poeder, kan je weer eenvoudig recyclen tot boor. Dat is met uitlaatgassen helaas wel anders.


Vlammen van ijzer, aluminium, methaan en een ijzer-boormengsel.


Een concept voor een metaalpoeder verbrandingsmotor.
Hoe werkt een metaalmotor?[/b]
Een zeer fijn metaalpoeder (denk dan aan deeltjes van nanometers groot) wordt verneveld in de brandstoftoevoer, zodat er een explosief mengsel ontstaat. Dit ontbrandt, waarna de vrijkomende hitte het gas laat uitzetten en de zuigers aandrijft. Metaalnanodeeltjes branden al rond de 250 graden, of na een vonkontlading. Omdat de deeltjes zo fijn zijn, verstoppen ze de motor niet. Het poeder kan daarna worden gerecycled door er waterstofgas overheen te leiden. Bij het tanken wordt de volle cartridge met roestpoeder afgeleverd en vervangen door een verse cartridge met metaalpoeder.

Wanneer kan ik metaalpoeder tanken?
Dat duurt helaas nog even. Er moet eerst een bruikbaar prototype voor een metaalverbrandingsmotor ontwikkeld worden. Vervolgens moet dit gecommercialiseerd worden. Reken zeker op vijf tot tien jaar. Als het al van de grond komt, want batterijbouwers en de ontwikkelaars van andere technieken zitten ook niet stil.

Bron
J.M. Bergthorson et al. Direct combustion of recyclable metal fuels for zero-carbon heat and power, Applied Energy (2015). DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.09.037
Could metal powders be the clean fuel of the future? McGill University, 2015
http://www.visionair.nl/wetenschap/meta ... brandstof/

[Vitharr]

Mijn grootste angst is altijd geweest om een cynische oude zak te worden. En soms vrees ik dat die angst waarheid wordt.

Als ik dit soort berichten lees dan juicht mijn innerlijke onderzoeker. Maar in dit geval volgt gelijk het vervelende besef dat men nog niet eens in staat is om het gevaarlijke poeder wat nu in een verbrandingsmotor ontstaat, en wij als (ultra)fijnstof kennen, deugdelijk af te vangen.

En zo vrees ik dat we met de huidige mens dus gewoon blijven vervuilen, hoe veelbelovend de mogelijkheden ook zijn. Het is namelijk niet een tekort aan mogelijkheden wat ons zulke smeerpoetsen maakt, maar ons gebrek aan verantwoordelijkheid.

Toevallig heb ik daar vanochtend nog met 2 collega's om geweend.

Was getekend,

De cynische oude zak (in wording)

[taigitu]

En zo vrees ik dat we met de huidige mens dus gewoon blijven vervuilen, hoe veelbelovend de mogelijkheden ook zijn. Het is namelijk niet een tekort aan mogelijkheden wat ons zulke smeerpoetsen maakt, maar ons gebrek aan verantwoordelijkheid.

Toevallig heb ik daar vanochtend nog met 2 collega's om geweend.

Was getekend,

De cynische oude zak (in wording)

[Il guercio]

De beste brandstof blijft toch nog altijd waterstof (mits verkregen uit alternatieve energie, waar veel te weinig geld in wordt gestoken). De enige uitstoot die een auto geeft die op waterstof rijdt is water. Kan je als je onderweg dorst krijgt lekker even aan de uitlaatpijp lurken!
Zijn we het toch ergens over eens Vitharr!