磁流體發(fā)電

1、磁流體發(fā)電,在學習了電磁學知識有關磁流體的部分之后，我不禁產(chǎn)生了磁流體發(fā)電是不是未來的一種新的能源方式的想法，就開始把根據(jù)自己的知識進行設想它的發(fā)電方式，之后又查閱了有關的資料對自己的設想進行印證。,帶電的流體(離子氣體或液體)以極高的速度噴射到磁場中去，利用磁場對高度電離的流體產(chǎn)生的偏轉作用來發(fā)電。設想某一方型管道內，垂直管道方向有一強磁場B，在管道內有呈電離狀態(tài)的流體通過，由于洛侖茲力的作用，電荷會發(fā)生移動，之后聚集在管道兩側的極板

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。,我自己的構想：,只要有足夠的大的B和不斷流動的磁流體那么就能利用其發(fā)電下面是我的原始的設計想法,圖中的活塞是通過運用杠桿原理，利用外力驅動使兩個汽缸內的磁流體作周期性的高速流動。電壓及發(fā)電量的大小由以下幾個因素決定：B的大小、磁流體的性質、流體速度（流量）。B的強度：電磁鐵的效率問題:由于永磁體的磁場不夠強，故而效率不高，要用電繞線產(chǎn)生的磁場才能夠提高

3、效率，其中最能發(fā)揮效率的是用超導材料做成的電磁鐵。(由于帶電粒子的R=mv/(Bq)，B到一定強度才能使離子完全有效偏轉。同時要考慮磁鐵的電能損耗）磁流體選擇：要求有較高的電離率，同時不能有太高的粘滯力（由于要求磁流體能高速通過磁場）。這就存在一個問題：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體材料。所以通道材料的尋找是個問題。,查閱資料后的所得及思考：反思：如果是通過杠桿原理來驅動的話，那么也可

4、以直接驅動電機發(fā)電，故而采用這種辦法來做驅動的效率不高，是不可行的。真正可行的磁流體發(fā)電機的構成并不是單一的一個磁流體發(fā)電機，而是一個聯(lián)合機組，由兩個大的部分組成，一個就是用磁流體來發(fā)電，另一個是用磁流體發(fā)電產(chǎn)生的高溫流體的熱量來來發(fā)電，其原理和火力發(fā)電一樣都使用渦輪機。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)這些資料上所提到的問題與我原來所想到的大體上是一致的，同時這些資料也給出了一些解決問題的方向。 同樣的問題既解決方法：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用于閉環(huán)，磁流體發(fā)電按工質的循環(huán)方式分為開式循環(huán)系統(tǒng)、閉式循環(huán)系統(tǒng)和液態(tài)金屬循環(huán)系統(tǒng)，因為要求要較高的電離率，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。工作過程是：在燃料燃燒后產(chǎn)生的高溫燃氣中，加入易電離的鉀鹽或鈉鹽，使其部分電離，經(jīng)噴管加速，產(chǎn)生溫度達3000℃、速度達1000米／秒的高溫高速導電氣體（部分等離子體），導電氣體穿越置于強磁場中的發(fā)電通道，作切割磁力線的

6、運動，感生出電流.,磁流體發(fā)電機的磁場B：超導是一個很好的解決方法，就是用超導材料來代替普通繞線來產(chǎn)生電磁場，由于超導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，但是超導材料要在超低溫下才有超導現(xiàn)象，（最新的超導材料的溫度也沒超過200K）故而，尋找新的更高溫度的超導材料也是磁流體發(fā)電機提高效率的要求。耐高溫的導體材料：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)電機中，氣流的溫度高達2~3× ℃,氣流噴射的速度可達800米/秒~1000米/秒。氣流中還混有約1%的腐蝕性極強的電離劑（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)良性能的同時成為電的良導體,那么,這種能導電的陶瓷作為

8、磁流體發(fā)電機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、抗氧化的復合氧化物陶瓷，這種復合氧化物陶瓷具有良好的導電性能，它能像金屬一樣把電能轉變?yōu)闊崮?、光能，能?000℃以上的高溫，且壽命在1000小時以上，這就解決了磁流體發(fā)電機的發(fā)電通道材料問題。,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)電機要求在維持高溫的同時還要有機械

9、能做功，機械能轉化成磁流體的流動再轉化為電能，故效率也不高，亦難找到符合要求的工作物質，相較之下，開環(huán)更為可行，即上述的聯(lián)合機組。氣體是最適合的工質，噴射出的氣體在燃燒室燃燒，成為高溫的等離子體氣體，高溫高速的流過工作管道，作為第一級發(fā)電設備，之后高溫氣體進入熱交換室，通過管道加熱第二級工作物質，推動渦輪機組發(fā)電，完成第二級發(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今主要電力來源的火電機組上改造（因為第二級的發(fā)電原理相同）

10、。下面是設計方案簡圖：,,評價：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)電管道里噴出來的廢氣，驅動另一臺汽輪發(fā)電機，形成組合發(fā)電裝置，這種組合發(fā)電的效率可以達到50%。如果解決好一些技術上的問題，發(fā)電效率還有望進一步提高到60%以上。磁流體發(fā)電的另一個好處是產(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，對環(huán)境造成污染。我個人認為，磁流體發(fā)電不僅是一項新技術，在提高了發(fā)電效率的同時也滿足了環(huán)保的要求，也是一項綠色技術?，F(xiàn)在世界上有眾多的火力發(fā)電站，如果都進行相關的改造，變成二級發(fā)電，那么將

12、為人們提供巨大的“新”能源，對人類即將面臨的能源危機有一定的緩解作用。由于開環(huán)磁流體發(fā)電機組基于現(xiàn)有火力發(fā)電站的設備上進行的改造，故而具有相當大的可行性，趨于成熟的原理及其相對較低的改造費用無疑是其它新能源技術所無法比擬的。,展望：能用于做磁流體的物質很多，而且地球本身就是個巨大的磁場，在大氣中有一個層叫做電離層，本身就是很好的磁流體，有朝一日能否用來發(fā)電？太陽向地球噴射的太陽風帶著大量的等離子流來到地球的兩極，出現(xiàn)變化萬千的極光現(xiàn)象