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太空发射有望更加环保!科学家正在试验高能硼基燃料

前瞻网 2022-02-28 15:06

 

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据New Atlas报道,近日,在一项可能导致无碳太空发射的计划中,加利福尼亚大学河滨分校的科学家们正在试验用氨硼烷 (NH3BH3) 作为传统碳基化学火箭燃料的替代品。

理想情况下,最好的燃料是氢气,但即使冷却成低温液体,它仍然占用太多空间,处理起来极其困难和危险,并会带来各种问题。而从化石燃料中提炼的碳氢化合物的传统航空燃料更加实用,因为其中的氢与碳原子结合,使其更加紧凑和易于处理。

不幸的是,像煤油这样的燃料仍然太笨重,单位能量也太少,无法满足能够飞越半个地球的超音速喷气式飞机的需求。为了克服这个问题,工程师们想要创造一种新的燃料,它使用一些其他元素来储存氢气,但又足够便宜且易于使用。

最后他们发现一个基于硼的新燃料家族,它在元素周期表中紧挨着碳。这些氢硼化合物,或称硼烷,非常有前景,产生的热能几乎是传统燃料的两倍。但是,硼烷燃料存在重大问题。它们产生的粘性废物会粘在引擎上,使发动机胶结,只能通过大量的努力才能清除。因此,这些项目在1959年被取消了。

今天,氨硼烷形式的硼烷被用于燃料电池,为电动汽车提供动力,其中氢气是通过催化剂的方式释放的。现在,加州大学河滨分校的研究团队正在寻找一种方法,使用硼烷为能够将卫星送入轨道的火箭提供动力。

这方面的关键是更好地了解硼烷是如何燃烧的,以及如何让它们有效地燃烧,而不需要基础燃料或催化剂,这可能会产生一种更环保的碳氢化合物燃料的替代品,并可能使太空发射更便宜。

与碳氢化合物不同,硼烷有一个复杂的燃烧过程,因为它们在燃烧过程中会演变成许多不同的化合物。通过将硼烷形成纳米颗粒并与氧化剂高氯酸钾或高氯酸铵一起燃烧,目的是改变燃烧过程并更快地释放更多的能量。

马里兰大学化学博士生Pankaj Ghildiyal说:“这类似于使用催化转换器来使碳氢化合物燃料完全燃烧。在这里,我们能够通过使用氧化剂本身的化学成分来创造更完整的化学品燃烧并增加整个反应的能量,而不需要催化剂。”

由于研究中使用的细小颗粒在潮湿的环境中容易降解,科学家们的下一步计划是找到一种方法,给它们一个保护性的涂层,以便储存。

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责任编辑: 4162SKX

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