磁流體發(fā)電

1、磁流體發(fā)電,在學(xué)習(xí)了電磁學(xué)知識(shí)有關(guān)磁流體的部分之后，我不禁產(chǎn)生了磁流體發(fā)電是不是未來(lái)的一種新的能源方式的想法，就開(kāi)始把根據(jù)自己的知識(shí)進(jìn)行設(shè)想它的發(fā)電方式，之后又查閱了有關(guān)的資料對(duì)自己的設(shè)想進(jìn)行印證。,帶電的流體(離子氣體或液體)以極高的速度噴射到磁場(chǎng)中去，利用磁場(chǎng)對(duì)高度電離的流體產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)作用來(lái)發(fā)電。設(shè)想某一方型管道內(nèi)，垂直管道方向有一強(qiáng)磁場(chǎng)B，在管道內(nèi)有呈電離狀態(tài)的流體通過(guò)，由于洛侖茲力的作用，電荷會(huì)發(fā)生移動(dòng)，之后聚集在管道兩側(cè)的極板

2、上產(chǎn)生電壓，如果B不發(fā)生改變，流體速度也不變，就能產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓，即能成為電源。,我自己的構(gòu)想：,只要有足夠的大的B和不斷流動(dòng)的磁流體那么就能利用其發(fā)電下面是我的原始的設(shè)計(jì)想法,圖中的活塞是通過(guò)運(yùn)用杠桿原理，利用外力驅(qū)動(dòng)使兩個(gè)汽缸內(nèi)的磁流體作周期性的高速流動(dòng)。電壓及發(fā)電量的大小由以下幾個(gè)因素決定：B的大小、磁流體的性質(zhì)、流體速度（流量）。B的強(qiáng)度：電磁鐵的效率問(wèn)題:由于永磁體的磁場(chǎng)不夠強(qiáng)，故而效率不高，要用電繞線產(chǎn)生的磁場(chǎng)才能夠提高

3、效率，其中最能發(fā)揮效率的是用超導(dǎo)材料做成的電磁鐵。(由于帶電粒子的R=mv/(Bq)，B到一定強(qiáng)度才能使離子完全有效偏轉(zhuǎn)。同時(shí)要考慮磁鐵的電能損耗）磁流體選擇：要求有較高的電離率，同時(shí)不能有太高的粘滯力（由于要求磁流體能高速通過(guò)磁場(chǎng)）。這就存在一個(gè)問(wèn)題：要保證有較高的電離率就需要較高的溫度（一般情況），從而要求采用能耐高溫的導(dǎo)體材料。所以通道材料的尋找是個(gè)問(wèn)題。,查閱資料后的所得及思考：反思：如果是通過(guò)杠桿原理來(lái)驅(qū)動(dòng)的話，那么也可

4、以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電，故而采用這種辦法來(lái)做驅(qū)動(dòng)的效率不高，是不可行的。真正可行的磁流體發(fā)電機(jī)的構(gòu)成并不是單一的一個(gè)磁流體發(fā)電機(jī)，而是一個(gè)聯(lián)合機(jī)組，由兩個(gè)大的部分組成，一個(gè)就是用磁流體來(lái)發(fā)電，另一個(gè)是用磁流體發(fā)電產(chǎn)生的高溫流體的熱量來(lái)來(lái)發(fā)電，其原理和火力發(fā)電一樣都使用渦輪機(jī)。通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)這些資料上所提到的問(wèn)題與我原來(lái)所想到的大體上是一致的，同時(shí)這些資料也給出了一些解決問(wèn)題的方向。 同樣的問(wèn)題既解決方法：磁流體的選擇：主要有液

5、體和氣體兩種材料可以選擇，液體材料的主要是運(yùn)用于閉環(huán)，磁流體發(fā)電按工質(zhì)的循環(huán)方式分為開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)、閉式循環(huán)系統(tǒng)和液態(tài)金屬循環(huán)系統(tǒng)，因?yàn)橐笠^高的電離率，所以磁流體都工作在高溫狀態(tài)，而現(xiàn)在比較可行的是用氣體作為磁流體。工作過(guò)程是：在燃料燃燒后產(chǎn)生的高溫燃?xì)庵校尤胍纂婋x的鉀鹽或鈉鹽，使其部分電離，經(jīng)噴管加速，產(chǎn)生溫度達(dá)3000℃、速度達(dá)1000米／秒的高溫高速導(dǎo)電氣體（部分等離子體），導(dǎo)電氣體穿越置于強(qiáng)磁場(chǎng)中的發(fā)電通道，作切割磁力線的

6、運(yùn)動(dòng)，感生出電流.,磁流體發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)B：超導(dǎo)是一個(gè)很好的解決方法，就是用超導(dǎo)材料來(lái)代替普通繞線來(lái)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，由于超導(dǎo)材料是不用電壓維持就能形成持久的環(huán)路電流，所以能產(chǎn)生十分巨大的磁場(chǎng)，但是超導(dǎo)材料要在超低溫下才有超導(dǎo)現(xiàn)象，（最新的超導(dǎo)材料的溫度也沒(méi)超過(guò)200K）故而，尋找新的更高溫度的超導(dǎo)材料也是磁流體發(fā)電機(jī)提高效率的要求。耐高溫的導(dǎo)體材料：等離子體是在高溫下電離的氣體，由離子，電子和未經(jīng)電離的中性粒子組成。由于正負(fù)電荷密度幾乎

7、相等，所以從整體上看呈現(xiàn)電中性。在磁流體發(fā)電機(jī)中，氣流的溫度高達(dá)2~3× ℃,氣流噴射的速度可達(dá)800米/秒~1000米/秒。氣流中還混有約1%的腐蝕性極強(qiáng)的電離劑（鉀離子）。這就要求電極材料既要能耐高溫，經(jīng)得起高速離子的不斷沖擊，還要能抗鉀離子的腐蝕。陶瓷是新興工業(yè)材料之一,它能抗腐蝕、耐高溫、硬度高、能經(jīng)受冷熱驟然變化,絕緣性能也很好.如果能使陶瓷在不改變其它優(yōu)良性能的同時(shí)成為電的良導(dǎo)體,那么,這種能導(dǎo)電的陶瓷作為

8、磁流體發(fā)電機(jī)的電極材料就非常理想。查閱得到：氧化鋯陶瓷是一種具有陶瓷各種良好性能的工業(yè)材料，在氧化鋯陶瓷中加入10%的氧化釔，制成一種耐高溫、抗氧化的復(fù)合氧化物陶瓷，這種復(fù)合氧化物陶瓷具有良好的導(dǎo)電性能，它能像金屬一樣把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、光能，能?000℃以上的高溫，且壽命在1000小時(shí)以上，這就解決了磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電通道材料問(wèn)題。,由于磁流體要求有較高的電離率，就要求有較高的溫度。閉環(huán)式的磁流體發(fā)電機(jī)要求在維持高溫的同時(shí)還要有機(jī)械

9、能做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成磁流體的流動(dòng)再轉(zhuǎn)化為電能，故效率也不高，亦難找到符合要求的工作物質(zhì)，相較之下，開(kāi)環(huán)更為可行，即上述的聯(lián)合機(jī)組。氣體是最適合的工質(zhì)，噴射出的氣體在燃燒室燃燒，成為高溫的等離子體氣體，高溫高速的流過(guò)工作管道，作為第一級(jí)發(fā)電設(shè)備，之后高溫氣體進(jìn)入熱交換室，通過(guò)管道加熱第二級(jí)工作物質(zhì)，推動(dòng)渦輪機(jī)組發(fā)電，完成第二級(jí)發(fā)電，廢氣排出（已經(jīng)在熱交換后冷卻）。這種方案可在作為當(dāng)今主要電力來(lái)源的火電機(jī)組上改造（因?yàn)榈诙?jí)的發(fā)電原理相同）

10、。下面是設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖：,,評(píng)價(jià)：磁流體發(fā)電的最大好處是可以大大提高發(fā)電效率。普通的火力發(fā)電，燃燒燃料釋放的能量中，只有20%-30%變成了電能，而且人們從理論上推算出，火力發(fā)電的效率提高到40%就已達(dá)到了極限。而用磁流體發(fā)電，可以將從磁流體發(fā)電管道里噴出來(lái)的廢氣，驅(qū)動(dòng)另一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)，形成組合發(fā)電裝置，這種組合發(fā)電的效率可以達(dá)到50%。如果解決好一些技術(shù)上的問(wèn)題，發(fā)電效率還有望進(jìn)一步提高到60%以上。磁流體發(fā)電的另一個(gè)好處是產(chǎn)生的環(huán)

11、境污染少。利用火力發(fā)電，燃燒燃料產(chǎn)生的廢氣里含有大量的二氧化硫及NOx，這是造成空氣污染的一個(gè)重要原因。利用磁流體發(fā)電，不僅使燃料在高溫下燃燒得更加充分，使Nox充分氧化，還能使硫與其他添加劑生成硫酸鉀，并被回收利用，這就避免了直接把硫排放到空氣中，對(duì)環(huán)境造成污染。我個(gè)人認(rèn)為，磁流體發(fā)電不僅是一項(xiàng)新技術(shù)，在提高了發(fā)電效率的同時(shí)也滿(mǎn)足了環(huán)保的要求，也是一項(xiàng)綠色技術(shù)。現(xiàn)在世界上有眾多的火力發(fā)電站，如果都進(jìn)行相關(guān)的改造，變成二級(jí)發(fā)電，那么將

12、為人們提供巨大的“新”能源，對(duì)人類(lèi)即將面臨的能源危機(jī)有一定的緩解作用。由于開(kāi)環(huán)磁流體發(fā)電機(jī)組基于現(xiàn)有火力發(fā)電站的設(shè)備上進(jìn)行的改造，故而具有相當(dāng)大的可行性，趨于成熟的原理及其相對(duì)較低的改造費(fèi)用無(wú)疑是其它新能源技術(shù)所無(wú)法比擬的。,展望：能用于做磁流體的物質(zhì)很多，而且地球本身就是個(gè)巨大的磁場(chǎng)，在大氣中有一個(gè)層叫做電離層，本身就是很好的磁流體，有朝一日能否用來(lái)發(fā)電？太陽(yáng)向地球噴射的太陽(yáng)風(fēng)帶著大量的等離子流來(lái)到地球的兩極，出現(xiàn)變化萬(wàn)千的極光現(xiàn)象