[發明專利]一種水反應金屬燃料配方及其使用方法

有效

• 申請號: 202110028811.2
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112852516B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 馬鵬;王雙峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: C10L8/00
• 分類號: C10L8/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明屬于燃料技術領域，針對金屬粉/液態水體系的應用難題，本發明公開了一種水反應金屬燃料配方及其使用方法，具體包括如下組分：由金屬粉、高吸水樹脂粉混合組成的金屬燃料混合物，所述金屬燃料混合物中高吸水樹脂粉添加量為金屬粉質量的0.2?2％。具體使用時分別經過存儲狀態、加水狀態、金屬燃料混合物與水完成混合狀態、燃料燃燒狀態。完成該方案的實施過程。燃料配方組成材料易于獲得，成本低廉，使用簡單，容易實施，兩種材料兼容性良好，可長期存放。本發明的燃料可與水快速混合，具備啟動和維持反應的條件。

技術領域

本發明屬于燃料技術領域，具體地涉及一種水反應金屬燃料配方及其使用方法。

背景技術

水反應金屬燃料例如鋁、鎂等在水下推進和空間推進中應用前景廣闊，相對于其它燃料，水反應金屬具備較高的能量密度，且綠色無污染。在新能源領域，金屬燃料與水反應作為氫氣的制備來源也有很好的應用前途。

國內外學者對鋁/水、鎂/水的燃燒特性進行了較多的研究。為了得到均勻的金屬粉/液態水體系，一般使用凝膠劑增大液態水的粘稠度，使金屬粉可以懸浮在液態水中，常用的凝膠劑有聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸-丙烯酰胺(PAA)。金屬粉/凝膠體系需要較長時間攪拌才能均勻混合，而混合后的體系在常溫下又不能長期保持穩定，這給存儲及實際應用帶來了嚴重困擾。另外，鎂粉和納米鋁粉等在常溫下即可與水自發反應，這些金屬燃料和水的預先混合是不現實的。有學者提出通過低溫抑制金屬粉與水的自發反應，并利用水冰保持金屬粉的穩定分布，但金屬粉/水冰體系需要低溫儲存，實際使用中面臨著很大困難。從應用角度出發，人們更希望可以快速建立金屬粉/液態水的混合體系，以達到即用即混的目的。

針對金屬粉/液態水體系的應用難題，本發明提出了一種新的水反應金屬燃料配方，并給出了其使用方法，該配方和使用方法能夠實現金屬粉與液態水的快速、均勻混合。

發明內容

針對現有技術中直接存儲金屬粉和液態水的混合物，兩者低溫下會緩慢反應，無法長期存放，此時液態水也占質量，存儲過程中能量密度也較低，進而導致實際使用中面臨著的問題，本發明的目的在于提供一種水反應金屬燃料配方及其使用方法。

本發明采取的技術方案為：

一種水反應金屬燃料配方，具體包括如下組分：

由金屬粉、高吸水樹脂粉混合組成的金屬燃料混合物，所述金屬燃料混合物中高吸水樹脂粉添加量為金屬粉質量的0.2-2％。

進一步的，所述金屬粉是指鎂粉、鋁粉、鋯粉或鈹粉中任意一種；優選地，所述金屬粉為鋁粉。

進一步的，所述高吸水樹脂(Super Absorbent Polymer，SAP)主要成分為低交聯型聚丙烯酸鈉，其粒徑小于100目；優選地，所述高吸水樹脂粉的粒徑為200目。

一種水反應金屬燃料配方的使用方法，具體包括如下步驟：

(a)存儲狀態：將金屬燃料混合物放置在燃燒室內，燃燒室內預留剩余空間；

(b)加水狀態：向燃燒室內供應指定體積的液態水，填滿燃燒室剩余空間，加入的液態水通過滲透作用進入金屬燃料混合物的孔隙中；

(c)金屬燃料混合物與水完成混合狀態：吸水后的金屬燃料混合物填滿燃燒室，且吸水后的金屬燃料混合物具備點燃和維持燃燒的條件；

(d)燃料燃燒狀態：進行點火，燃料呈燃燒狀態，燃燒噴出物從噴管中噴出，完成該方案的實施過程。

進一步的，所述步驟(a)中燃燒室的剩余體積充入惰性氣體或空氣，在無水的環境下，金屬燃料混合物放置時間延長。

進一步的，所述步驟(a)中金屬燃料混合物直接儲存在燃燒室中，或先存放在另外的儲粉裝置內，使用時再送入燃燒室。