美国海军能将海水转化为航空燃料吗?

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一架F/A-18E“大黄蜂”分配给“Dambusters”攻击战斗机中队(VFA) 195,从乔治·华盛顿号航空母舰(CVN 73)在南中国海执行例行任务。
由美国海军提供,照片由丹佛·阿普尔汉斯中校拍摄

他们当然可以——嗯,至少他们说他们可以。有一天。美国海军目前可能无法从海水中制造燃料,但他们声称这是可能的。那么,既然把咸水、咸水、污染的海洋转化成更有价值的东西这么容易,为什么不直接把水变成酒呢?好吧,让我们回到大约10年前,跟随盐水到燃料理论的逻辑进展。

2003年,一位名叫约翰·肯兹尤斯的发明家正在研究一种利用无线电波瞄准并摧毁癌细胞的方法,而不影响附近的健康皮肤。新利国际网站品牌官网几年后,他发现他的机器可以通过无线电波撞击海水来发电——在用集中的无线电波撞击海水后,水变得易燃,点燃了一根点燃的火柴。然而,一旦无线电波停止,水就失去了可燃性。18新利最新登入

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肯兹尤斯的机器通过改变盐水的成分来达到这一效果。盐水(好像你还不知道)是由两种成分组成的:盐(氯化钠)和水(氢和氧)。当无线电波穿透水中时,氢分子就会松动,它们正常的可燃性就会变得更容易接近。

一般来说,利用能量的技巧之一——不仅仅是点燃盐水——是确保这个过程可以捕获更多的能量,而不是操作所有所需的机械来提取能量。否则,能源生产将在净亏损的情况下运行,这样做没有任何意义,因为这个过程是不可持续的。实际上,这个方程比简单地测量消耗的能量和产生的能量要复杂一些。还有环境方面的问题——制造和操作这些机器会产生多少污染,新捕获的能源是否足够清洁,18新利最新登入值得这样做?这些资源是永远消失了,还是可再生的?那么运营的持续成本——维护成本呢?需要多少人力?到目前为止,肯兹尤斯的无线电波设备还不能满足这些必要的门槛。这是(现在仍然是)一个值得注意的成就,但其他创新者在过去10年也取得了进展。

2012年2月,一家名为古川电池(Furukawa Battery)的日本公司宣布,他们正在研发一种使用类似技术的燃料电池。该公司预计,当燃料电池投入黄金时段时,其成本将是同类传统电池的一半左右[来源:Pentland].古川电池公司设想,其技术将被用作家庭备用电源,最终扩展到医疗保健和技术应用领域。新利国际网站品牌官网但是,这与为大型军用车辆加油还有很大的差距。

随之而来的是美国海军,其庞大的舰队和对昂贵燃料的贪得无厌。2012年底,美国海军承认,他们的海水燃料计划可能需要大约10年的时间。但是,它正在进行中。毕竟,他们谈论的是转变海水(这是一种由盐水和许多其他物质混合而成的混合物)变成真正的燃料,这与之前提到的用更清洁的盐水混合物填充电池的计划有很大的偏差。而且不是任何燃料,而是JP-5喷气燃料,这是美国海军更喜欢用于其庞大的机载飞行器舰队的燃料。

这种燃料理论上可以在行进中转换,大大简化了途中加油的后勤工作(尽管海军还没有将加工机械安装到航空母舰上的后勤工作固化)[来源:斯图尔特].

接下来的过程每天可以生产大约10万加仑(378,541升)的JP-5。它还可以用于生产其他碳氢化合物燃料的合成版本,这最终可能使这一过程更加通用。首先,一个加工厂将把二氧化碳从水中(不清楚新鲜程度和来源)提取出来。这些二氧化碳将以一种不明确的方式储存,就像食谱告诉厨师某种食材应该放在一边一样。然后,海水受到反渗透生产淡水的过程——从理论上讲,这一切都发生在海洋中,这就是为什么这个过程不能简单地从淡水开始。第二个过程把淡水中的原子分离出来——对我来说是两个氢原子;给你一个氧原子。然后,氢气与第一步中的二氧化碳相遇,这一切都经过催化转化过程,产生水、热和燃料。水和热可以用来为这个过程本身提供动力,也可以用于船上的其他地方——这个过程确实需要某种外部能源来维持所有机器的运转(尽管《海军时报》认为,海洋热能转换或核能(在军用舰艇上已经很常见)可能是为这样一个系统提供动力的竞争者)。

有水和热。很容易回收利用。18新利最新登入和燃料。当然,燃料是最终目标。所以,所有这些都只是为了燃烧。但至少它没有被用作某种国际政治权力游戏的棋子。2011年,海军在JP-5上的平均花费在每加仑(3.8升)3.50美元到4美元之间。新款JP-5的成本估计在每加仑(3.8升)3美元至6美元之间,随着时间的推移,燃料、储存和运输成本的节省有助于收回最初的投资,这一成本将会下降。

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作者注:美国海军能将海水转化为航空燃料吗?

这些是我找不到的答案。没有人——至少我找不到一个人——在谈论这些合成碳氢化合物燃料对环境的其他影响。船舶或飞机的燃料永远不会是清洁的。或者说很简单。但是尽可能地改进流程(尤其是新流程)总是值得的。

因此,对于这些基于碳氢化合物的合成燃料,似乎有理由假设,当它们燃烧时,它们的污染程度与自然衍生的燃料相当。我的理论主要基于这样一个事实,即它们仍然被称为“碳氢化合物”,而不是“氢”或“水”之类的东西。“碳”这个词可能总是有负面的含义,让人联想到煤烟的形象。(除了我九年级的科学老师,他是个纵火狂,经常在折叠起来的复写纸上点火。当纸快要烧完时,它们就会升到空中。)所以,是的,可能会有煤烟和废气排放从这些发动机和排气口。

在生产过程中净化的海水发生了什么?污染物是被剥离出来,放回海洋,拖着船前进吗?或者,净化的部分是副产品,而海洋的炖菜成为最终产品的一部分?这些问题我知道我应该回答,但我只希望我能回答。不过,如果我能让别人想到它们,我就很高兴了。

相关文章

  • Pentland,威廉。“盐水燃料电池——即将到来?”《福布斯》。2012年3月27日。(2013年2月25日)http://www.forbes.com/sites/williampentland/2012/03/27/salt-water-fuel-cells-coming-soon/
  • 斯图尔特,约书亚。“海军的眼睛把海水变成了喷气燃料。”海军。2012年10月13日。(2013年2月25日)http://www.navytimes.com/news/2012/10/navy-turn-sea-water-into-jet-fuel-101312w/
  • Stroh,迈克尔。“把水变成燃料。”受欢迎的科学。2007年11月13日。(2013年2月25日)http://www.popsci.com/scitech/article/2007-11/turning-water-fuel
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