一种纳米铁粉燃料发电方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纳米铁粉燃料发电方法及其装置，该方案以纳米铁粉为燃料，纳米铁粉与氧气混合后被点燃，产生的热能转化为电能实现发电；对于燃烧产物Fe3O4，通过通入氢气还原Fe3O4，实现对燃烧产物的回收。本发明专利技术的纳米铁粉发电方案热效能高、绿色环保、无污染、可重复利用、节能安全可靠、低成本、可替代现有不可再生能源、极具发展前景。

Nano iron powder fuel power generation method and device thereof

The invention discloses a nanometer iron powder fuel power generation method and device thereof, the nanometer iron powder as fuel, nanometer iron powder mixed with oxygen after being ignited, the heat into electricity generation; combustion products for Fe3O4, Fe3O4 by introducing hydrogen reduction, the recovery of combustion products. The nano iron powder power generation scheme has high thermal efficiency, green environmental protection, no pollution, reusable, energy-saving, safe and reliable, low cost, and can replace the existing non renewable energy resources, and has great development prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米铁粉燃料发电方法及其装置
本专利技术涉及新材料发电
，尤其涉及一种纳米铁粉燃料发电方法及其装置。
技术介绍
当前，随着我国经济的加速发展，节约能源、保护环境成为时代主题，无论从能源安全和提高燃料利用率以减少对石油燃料的依赖，还是创建可持续发展的节约型经济社会，都要加强致力于“可替代”新型燃料的研发。面对日益突出的能源安全和温室气体减排压力，研究“替代燃料”成为当前迫切任务。传统的工业发电机使用燃油作为能量原料，运转过程中排放尾气，破坏自然环境。纳米金属燃料作为一种高热值的新型燃料，其能量密度远远高于煤、石油、天然气等化石燃料，并且在燃烧的过程中不会产生硫氧化物、氮氧化物等有害气体。同时，地球上拥有丰富的金属矿产资源，且金属冶炼技术成熟，能够为金属燃料的应用提供坚实的基础。本专利技术提供一种基于纳米金属粉末反应燃料为主的新能源发电机装置，属于一种“零耗油、零污染”的绿色新能源，社会效益和经济效益非常可观。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种纳米铁粉燃料发电方法及其装置，能够减少对大气的污染，而且燃烧产物可回收重复利用。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：本专利技术公开的纳米铁粉燃料发电方法，以纳米铁粉为燃料，纳米铁粉与氧气混合后被点燃，产生的热能转化为电能实现发电；对于燃烧产物Fe3O4，通过通入氢气还原Fe3O4，实现对燃烧产物的回收。本专利技术还公开了一种纳米铁粉燃料发电装置，包括发电组件和燃烧室；发电组件用于将燃烧产生的热能转化为电能；燃烧室设有进气阀、点火装置、供粉装置和排气阀；该发电装置进一步包括设有氢气通气阀的回收装置，燃烧室通过排气阀连通回收装置；纳米铁粉由供粉装置喷入燃烧室与由进气阀进入的气体中的氧气，在点火装置的作用下，产生剧烈燃烧，释放出热能并转化为电能；燃烧产物Fe3O4进入回收装置与通入的氢气作用，还原产生铁粉和水，实现对燃烧产物的回收。较佳地，所述发电组件包括第一线圈、永磁铁和活塞；第一线圈连接用电设备；永磁铁位于第一线圈内部，且永磁铁外表面覆盖第二线圈；活塞与永磁铁相连；燃烧产生的热能令气体膨胀，推动活塞运动切割磁力线。较佳地，所述排气阀中内置铁制过滤网，过滤网可回收具有磁性的燃烧产物Fe3O4。较佳地，回收装置进一步设有与外界相通的泄压阀。较佳地，所述供粉装置具有流量控制器，通过控制纳米铁粉的供粉流量来控制反应速度。较佳地，所述进气阀具有空气滤清器过滤新鲜空气进入燃烧室反应。较佳地，所述燃烧室包括燃烧室前端和燃烧室后端；进气阀、点火装置和供粉装置设置在燃烧室前端，且两个进气阀位置在前，相对喷气，点火装置和供粉装置位置在后；排气阀设置在燃烧室后端。较佳地，所述纳米铁粉的粒径直径不大于50nm。较佳地，通过进气阀通入氧气。有益效果：(1)本专利技术以纳米铁粉为燃料，与氧气发生剧烈的反应，活性强(纳米级铁粉250℃即可燃烧)、反应热值高、清洁无污染，绿色环保，反应产物可回收重复利用，能量为柴油、煤炭的2～3倍，可替代当前不可再生能源发电，具有巨大的优势，属于未来新型能源。(2)通过供粉装置和进气阀，有效控制了反应速度，保证燃烧反应安全、顺利进行。(3)不同于煤炭、燃油发电时产生有害气体，本专利技术加装回收装置，确保反应产物对环境无污染，实现了资源回收再利用，节约了能源。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。其中，永磁铁1、指示灯2、进气阀3与13、燃烧室前端4、点火装置5、排气阀6和10、泄压阀7、回收装置8、氢气通气阀9、燃烧室尾端11、供粉装置12、活塞14、第一线圈15、第二线圈16。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术的核心思想是：提出以纳米铁粉为燃料，其能够与氧气发生剧烈的反应，活性强(纳米级铁粉250℃即可燃烧)、反应热值高、清洁无污染，绿色环保，反应产物可回收重复利用，能量为柴油、煤炭的2～3倍，可替代当前不可再生能源发电，具有巨大的优势，属于未来新型能源。本实施例选用的铁粉燃料为粒径为50nm以下的铁粉，比表面积为30m2/g，纯度99.9％，其反应速率高、活性强。铝粉虽然也是一种可燃粉末，但是不如铁粉理想。主要原因有(1)纳米铝粉与氧反应比能量没有纳米铁粉与氧反应高，虽然纳米铝粉与水反应能量高，但纳米铝粉活性强，表面易被氧化为Al2O3,Al2O3属于一种坚韧特质，本身不发生反应，熔点2315K，进一步阻止了铝反应的继续，因此，纳米铝粉表面处理技术是一大技术难点；(2)纳米铝粉水反应物Al2O3，虽然Al2O3无毒无害，但排放空气中，粉尘污染也是现实问题，而且不易回收处理；(3)纳米铝粉燃点较纳米铁粉高，600℃高温才可燃烧，而铁粉燃烧的温度没有那么高，在250℃～280℃即可实现剧烈燃烧反映；(4)纳米铝粉成本高，(纳米铝粉6400元/kg，纳米铁粉3500元/kg)。鉴于上述诸多因素，采用纳米金属铁粉做为发电燃料具有独特优势。基于上述核心思想，本专利技术首先提供了一种纳米铁粉燃料发电方法，该方法以纳米铁粉为燃料，纳米铁粉与氧气混合后被点燃，产生大量的热能，然后将热能转化为电能实现发电；对于燃烧产物Fe3O4，通过通入氢气还原Fe3O4产生铁粉和水，实现对燃烧产物的回收。为了实现该方法，参见图1，本专利技术为一种纳米铁粉燃料发电装置，其包括发电组件、燃烧室和回收装置。发电组件用于将燃烧产生的热能转化为电能。本实施例采用磁电发电组装件，其包括第一线圈15、永磁铁1和活塞14。第一线圈15连接用电设备；永磁铁1位于第一线圈15内部，且永磁铁外表面覆盖第二线圈16；活塞14与永磁铁1相连；燃烧释放出的热能，通过高温、高压气体膨胀做功，推动活塞14带动永磁铁1反复切割磁力线，产生电流为用电设备供电。其是将热能转化为机械能，再转化为电能。图中示出的指示灯2表示用电设备位置。燃烧室设有进气阀3和13、点火装置5(由点火药与12伏电源组成)、供粉装置12以及排气阀6和10。本实施例中，燃烧室分为前端和后端。燃烧室前端4内置点火装置5、2个进气阀、1个供粉装置，且两个进气阀3和13位置在前，相对喷气，点火装置5和供粉装置12位置在后。排气阀6设置在燃烧室后端11。进气阀3与13安装有空气滤清器用以保证新鲜空气进入燃烧室参与反应。供粉装置12装有流量控制器，通过控制纳米铁粉流量来调节反应速度。排气阀6和10与燃烧室后端11和回收装置8前部相连接。排气阀6和10内置铁制过滤网，在回收具有磁性的反应产物Fe3O4的同时，通过氢气通气阀9进入回收装置8内的高温气体H2(在425℃)与通过过滤网上以及进入到回收装置的Fe3O4再次反应，还原为铁粉和水，产物可重复利用、节能环保无污染。回收装置8上设有泄压阀7与外界相通，用于缓冲回收装置内压力，防止压强过高，确保安全；回收装置8用以收集反应产物，防止排放到空气中，造成环境污染。本装置的工作过程为：纳米铁粉由供粉装置12喷入燃烧室前端4内与由进气阀3与13进入的新鲜空气中的氧气，在点火装置5的作用下，产生剧烈燃烧，释放出大量的热能，并通过高温、高压气体膨胀作功，推动活塞14带动永磁铁1反复切割磁力线，产生电流为用电设备供电。同时，超细燃烧产物颗粒在气相的带动下高速流动，由燃烧室尾端11的排气阀6和10排出，其本身本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米铁粉燃料发电方法，其特征在于，以纳米铁粉为燃料，纳米铁粉与氧气混合后被点燃，产生的热能转化为电能实现发电；对于燃烧产物Fe3O4，通过通入氢气还原Fe3O4，实现对燃烧产物的回收。

【技术特征摘要】
1.一种纳米铁粉燃料发电方法，其特征在于，以纳米铁粉为燃料，纳米铁粉与氧气混合后被点燃，产生的热能转化为电能实现发电；对于燃烧产物Fe3O4，通过通入氢气还原Fe3O4，实现对燃烧产物的回收。2.一种纳米铁粉燃料发电装置，包括发电组件和燃烧室；发电组件用于将燃烧产生的热能转化为电能；其特征在于，燃烧室设有进气阀、点火装置、供粉装置和排气阀；该发电装置进一步包括设有氢气通气阀的回收装置，燃烧室通过排气阀连通回收装置；纳米铁粉由供粉装置喷入燃烧室与由进气阀进入的气体中的氧气，在点火装置的作用下，产生剧烈燃烧，释放出热能并转化为电能；燃烧产物Fe3O4进入回收装置与通入的氢气作用，还原产生铁粉和水，实现对燃烧产物的回收。3.如权利要求2所述的纳米铁粉燃料发电装置，其特征在于，所述发电组件包括第一线圈、永磁铁和活塞；第一线圈连接用电设备；永磁铁位于第一线圈内部，且永磁铁外表面覆盖第二线圈；活塞与永磁铁相连；燃烧产生的热能令气体膨胀，推动活塞运动切割磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金云，王孟军，
申请(专利权)人：河北汉光重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13