Auto >> Fordonsteknik >  >> Bilvård

Kan den amerikanska flottan förvandla havsvatten till flygbränsle?


Det kan de säkert - ja, åtminstone säger de att de kan. Någon dag. Den amerikanska flottan kanske inte kan skapa bränsle från havsvatten just nu, men de hävdar att det är möjligt. Varför inte bara förvandla vatten till vin, om det är så lätt att omvandla det bräckta, salta, förorenade havet till något mer värdefullt? Tja, låt oss gå tillbaka cirka 10 år för att följa den logiska utvecklingen av saltvatten-till-bränsle-teorin.

År 2003 arbetade en uppfinnare vid namn John Kanzius på en metod för att använda radiovågor för att rikta in sig på och förstöra cancerceller utan att påverka närliggande frisk hud. Några år senare upptäckte han att hans maskin kunde generera elektricitet genom att använda radiovågorna för att zappa saltvatten - efter att ha träffat vattnet med en koncentrerad radiovågssprängning blev vattnet brandfarligt, vilket antände en tänd tändsticka. Vattnet förlorade dock sin brännbarhet så fort radiovågorna stoppades.

Kanzius maskin uppnår denna effekt genom att skaka upp saltvattnets sammansättning. Saltvatten (som om du inte redan kunde ha listat ut detta) är gjord av två ingredienser:salt (natriumklorid) och vatten (väte och syre). När radiovågorna tränger in i vattnet skakas vätemolekylerna loss och deras normala brandegenskaper blir lättare att komma åt.

Ett av knepen för att utnyttja energi i allmänhet - inte bara att tända saltvatten - är att se till att processen kan fånga upp mer energi än vad det tar för att driva alla nödvändiga maskiner för att utvinna energin. Annars kommer energiproduktionen att gå med nettoförlust och det är ingen idé att göra det eftersom processen inte kommer att vara hållbar. Det är faktiskt en lite mer komplicerad ekvation än att bara mäta förbrukad energi kontra genererad energi. Det finns också miljöaspekten - hur mycket föroreningar uppstod för att skapa och driva maskineriet, och är den nyfångade energin tillräckligt ren för att vara värd det? Är resurserna borta för gott eller är de förnybara? Och hur är det med de löpande kostnaderna för driften - underhållet? Det mänskliga arbete som krävs? Än så länge kan Kanzius radiovågsapparat inte uppfylla de nödvändiga tröskelvärdena. Det var (och är fortfarande) en anmärkningsvärd prestation, men andra innovatörer har också gjort framsteg under de senaste 10 åren.

I februari 2012 meddelade ett japanskt företag vid namn Furukawa Battery att de arbetade på en bränslecell med liknande teknik. Företaget förväntar sig att bränslecellerna, när de är redo för bästa sändningstid, kommer att kosta ungefär hälften så mycket som ett jämförbart, konventionellt batteri [källa:Pentland]. Furukawa Battery föreställer sig att dess teknologi kommer att användas som en reservkraftkälla i hemmen, med eventuell expansion till vård- och teknikapplikationer. Men det är ändå lite långt ifrån att tanka upp stora militärfordon.

Tillsammans kom den amerikanska flottan, med sin enorma flotta och omättliga aptit på dyrt bränsle. I slutet av 2012 erkände den amerikanska flottan att det skulle ta ungefär ett decennium innan deras plan för havsvatten för att driva bränsle var rimlig ... men det är på gång. När allt kommer omkring pratar de om att förvandla havsvatten (som är en cocktail gjord av saltvatten och massor av andra saker) till faktiskt bränsle, vilket är en betydande avvikelse från de tidigare nämnda planerna att fylla batterier med ett förmodligen mycket renare salt vattenblandning. Och inte vilket bränsle som helst, utan JP-5 jetbränsle, vilket är vad den amerikanska flottan föredrar att använda för sin betydande flotta av luftburna fordon.

Och detta bränsle skulle teoretiskt kunna omvandlas på språng, vilket avsevärt förenklar logistiken för tankning på vägen (även om marinen ännu inte har stabiliserat logistiken för att montera bearbetningsmaskineriet på ett hangarfartyg) [källa:Stewart].

Följande process kan göra cirka 100 000 gallons (378 541 liter) JP-5 per dag. Det kan också fungera för att producera syntetiska versioner av andra kolvätebaserade bränslen, vilket så småningom kan göra processen mer mångsidig. För det första skulle en processanläggning dra ut koldioxiden ur vattnet (av vag färskhet och ursprung). Denna koldioxid skulle lagras på ett ospecificerat sätt, som ett recept som instruerar en kock att en ingrediens ska läggas åt sidan. Sedan utsätts havsvatten för en omvänd osmosprocedur som producerar färskvatten - teoretiskt sett sker allt till havs och det är därför processen inte bara kan börja med färskvatten. Den andra processen separerar alla sötvattnets atomer -- två väteatomer för mig; en syreatom för dig. Sedan möts vätet med koldioxiden från det första steget och det hela går igenom en katalytisk omvandlingsprocedur som resulterar i vatten, värme och bränsle. Vattnet och värmen kan användas för att driva själva processen eller användas någon annanstans på fartyget - processen kräver någon form av extern energikälla för att hålla alla maskiner igång (även om Navy Times föreslår att havets termiska energiomvandling eller kärnkraft makt (vilket redan är vanligt förekommande på militära fartyg) är de troliga utmanarna för att stärka ett sådant system).

Så det finns vatten och värme. Lätt nog att återvinna på något sätt. Och bränsle. Bränslet är naturligtvis det yttersta målet. Så, allt det där bara för att brännas. Men det användes åtminstone inte som en bricka i något slags internationellt politiskt maktspel. Under 2011 spenderade marinen mellan $3,50 och $4 per gallon (3,8 liter), i genomsnitt, för JP-5. Den nya JP-5 beräknas kosta mellan $3 och $6 per gallon (3,8 liter), vilket kommer att minska med tiden eftersom kostnadsbesparingar från bränsle, lagring och transport hjälper till att betala av den initiala investeringen.

>Mycket mer information

Författarens anmärkning:Kan den amerikanska flottan förvandla havsvatten till flygbränsle?

Det här är svaren jag inte kunde hitta. Ingen - åtminstone ingen som jag kunde hitta - pratar om andra miljökonsekvenser av dessa syntetiska kolvätebränslen. Att tanka ett fartyg eller en jet kommer aldrig att bli rent. Eller lätt för den delen. Men det kommer alltid att vara värt att förbättra en process (särskilt en ny process) så mycket som möjligt.

Så av dessa syntetiska kolvätebaserade bränslen verkar det rimligt att anta att när de förbränns kommer de att förorena i nivå med sina naturligt härledda motsvarigheter. Jag bygger den teorin mest på det faktum att de fortfarande kallas "kolväten" och inte något som "väte" eller "vatten". Ordet "kol" kommer förmodligen alltid att ha en negativ klang, frammana mentala bilder av sot. (Med undantag för min naturvetenskapslärare i nian, som var pyroman och ständigt satte eld på ark av karbonpapper, vikta för att stå upprätt. De lyftes upp i luften när papperet var nära att brinna ut.) Så, ja, det kommer förmodligen att komma sotig rök och avgaser från dessa motorer och avgasportar.

Och vad händer med havsvattnet som renas under produktionsprocessen? Är föroreningarna bortskalade och förs tillbaka i havet, efter fartyget när det tuffar fram? Eller är den renade delen biprodukten, och havets gryta blir en del av slutprodukten? Det är frågorna jag vet att jag borde svara på, men som jag bara önskar att jag kunde svara på. Om jag kan få någon annan att tänka på dem måste jag dock vara nöjd med det.

Relaterade artiklar

  • Kan saltvatten driva bilar?
  • Så fungerar biodiesel
  • Så fungerar en väteförstärkt bensinmotor
  • Hur kan alger omvandlas till biobränsle?
  • Är biobränsle ett rimligt (och säkert) flygbränslealternativ?

>Källor

  • Pentland, William. "Saltvattenbränsleceller - kommer snart?" Forbes. 27 mars 2012. (25 februari 2013) http://www.forbes.com/sites/williampentland/2012/03/27/salt-water-fuel-cells-coming-soon/
  • Stewart, Joshua. "Marinans ögon som förvandlar havsvatten till flygbränsle." Navy Times. 13 oktober 2012. (25 februari 2013) http://www.navytimes.com/news/2012/10/navy-turn-sea-water-into-jet-fuel-101312w/
  • Stroh, Michael. "Att förvandla vatten till bränsle." Populär vetenskap. 13 november 2007. (25 februari 2013) http://www.popsci.com/scitech/article/2007-11/turning-water-fuel