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来自阳光的 1 050 °C:更好的炼钢高炉

一点阳光就足以产生与高炉类似的温度。(图片:Cell Press/Device)
一点阳光就足以产生与高炉类似的温度。(图片:Cell Press/Device)
与用氢气替代煤炭相比,直接路线有望更加高效。你只需要足够多的反射镜就能捕捉到足够的阳光,而到目前为止,这还很难实现。现在,一种新材料将改变这种状况。
Renewable Science

铁的熔化温度略低于 1,050 °C(1,900 °F)。高炉的工作温度通常在 2,000 °C (3,600 °F)或更高。

相比之下,尽管人们付出了巨大的努力,但迄今为止,太阳光纯浓度的记录要低得多。例如,只产生水蒸气的太阳能热发电厂只能达到约 400 至 500 °C(750 至 900 °F)。

要想大大超过 1 000 度(1 800 °F),直接加热一个合适的烤箱需要大约千倍浓度的太阳光。如果烤箱是用石英包裹的,那么一半的浓度就足够了。

现在,苏黎世联邦理工学院的研究人员只用了 136 倍浓度的太阳能,就成功地将烤箱加热到了 1000 多摄氏度(1800 华氏度)。这是通过用一种特殊的半透明材料包裹高炉实现的。

一种经过精确调整的石英或类似材料被应用于实际负责吸收热能的层,它只能捕捉加热所需的波长。

这种 "诀窍 "使表面保持相对低温,而在关键点却能达到高温。在这种情况下,外部温度保持在 500 °C(900 °F)以下,而在烤箱内测得的温度为 1,050 °C(1,900 °F)。由于表面不可避免的冷却而造成的损耗也相应降低。

下一步的目标是达到 3,000 °C(5,000 °F)。在这个温度下,可以加工各种金属,否则就需要传统的高炉。

这样就不必再使用化石燃料,系统的效率也会非常高。毕竟,氢和煤的能量之所以如此丰富,是因为它们最初都是在阳光的帮助下产生的--通过水解或几百万年前的植物生长。

如果直接利用太阳光,那么从光照到工作温度下的高炉之间就没有中间环节。这样可以节省大量的二氧化碳,尤其是能源。

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Mario Petzold, 2024-06- 3 (Update: 2024-06- 3)