日前有歐美科學家正在拓寬他們的新能源思維,將目光鎖定在一種此前從未被關注的物質之上——金屬鎂,認為它有可能成為新能源的一種替代品。金屬鎂的活性非常大,并且蘊含巨大能量??茖W家估算,海水當中的氧化鎂至少夠全世界消耗30萬年,西方的科研人員目前正試圖尋找更好的辦法,從金屬鎂中分解出能量。
加拿大不列顛哥倫比亞省能源公司MagPower的工程師們已經研究出了一種新穎的方法。他們用水和空氣與鎂燃料發生反應,以鎂作為金屬陽極制造出了一種新型的金屬燃料電池。無獨有偶,以色列希伯來大學的多倫·奧巴赫也發明出了一種以鎂為基礎的鋰離子可充電電池,這種電池壽命長且比較穩定。而美國加州理工大學的安德魯·肯德勒則另辟蹊徑,利用鎂燃料和液體反應生成氫氣,后者可作為燃料電池的能源,反應生成的氧化鎂則是一種相對無害的物質。
但這些新奇的發明距離實際應用還有一定距離。東京理工大學的Takashi Yabe博士指出,雖然自然界中鎂的含量非常豐富,但鎂的提取和制造成本很高,實際操作中還會產生不小的碳排。鎂有很多的工業制造方法,比如電解和一種被稱為皮江法(Pidgeon Process)的高溫提鎂工藝,但是這類方法耗能巨大,生產1公斤的鎂大致需要消耗10公斤的煤。
為了改進這一流程,Yabe博士研發出了一種只利用可再生能源的工藝。他的方法是利用高強度太陽能產生激光,從而以極高的溫度燃燒海水,從中提取出氧化鎂。Yabe博士稱,海水當中的氧化鎂儲量巨大,至少夠全世界消耗30萬年。他進一步解釋稱,利用太陽能產生激光是必須的,因為僅靠太陽能無法產生3700攝氏度的高溫,而這個溫度是提取海水中氧化鎂的必備條件。
Yabe博士將這一方法命名為“鎂注射循環”。純凈的鎂可以作為一種燃料(其能量密度大致是氫氣的10倍)。鎂和水混合在一起會產生熱量,將水加熱為水蒸氣,便可通過推動渦輪等方式供能。反應還會產生氫氣,燃燒后可以生成更多的能量。最終反應的產物是水和氧化鎂,可以通過激光再次轉化回來。
當然,這一工藝也并非十全十美,主要問題集中在太陽能收集器通常非常巨大,并且造價不菲。。除此之外,太陽能產生的激光通常功率比較低。Yabe博士采用的對策是使用較小的菲涅耳透鏡,這是一種透明、相對較薄的、由同心環棱鏡構成的平面反光鏡。這種鏡子常被安裝在燈塔之上,用以放大光線。他的另一個手段就是大幅提升激光材料——摻釹釔鋁石榴石的能量輸出。這種物質普通情況下只能吸收入射光線中7%的能量,但涂上鉻之后這一數字會飆升至67%。
Yabe博士目前已經和三菱公司展開合作,在日本千歲地區建立了一個示范工廠。這座工廠中的激光設備能夠產生80瓦的能量,足以分解出海水中70%的鎂。據Yabe博士透露,當激光能夠產生400瓦能量的時候,“鎂注射循環”就可以大范圍商用。這一幕有望在年底實現,“初始階段我們計劃每年用300條激光射線生產50噸鎂。在此之后,我們或許可以考慮一個新的概念了,這就是‘鎂經濟’”。