Kan den amerikanske flåde forvandle havvand til jetbrændstof?

Et F / A-18E Hornet tildelt Dambusters of Strike Fighter Squadron (VFA) 195 lancerer fra hangarskibet USS George Washington (CVN 73) under rutinemæssige operationer i Sydkinesiske Hav. Med tillæg af U.S. Navy, foto af lt Cmdr. Denver Applehans / Udgivet

De kan helt sikkert - ja, i det mindste siger de, at de kan. En skønne dag. Den amerikanske flåde er muligvis ikke i stand til at skabe brændstof fra havvand lige nu, men de hævder, at det er muligt. Hvorfor ikke bare forvandle vand til vin, så hvis det er så let at omdanne det brakke, salte, forurenede hav til noget mere værdifuldt? Lad os gå omkring 10 år tilbage for at følge den logiske udvikling af saltvand-til-brændstof-teorien.

I 2003 arbejdede en opfinder ved navn John Kanzius på en metode til at bruge radiobølger til at målrette og ødelægge kræftceller uden at påvirke sund hud i nærheden. Et par år senere opdagede han, at hans maskine kunne generere elektricitet ved at bruge radiobølgerne til at zappe saltvand - efter at have ramt vandet med en koncentreret radiobølgesprængning, blev vandet brandfarligt og antændte en tændt tændstik. Vandet mistede imidlertid antændeligheden, så snart radiobølgerne blev standset.

Kanzius 'maskine opnår denne virkning ved at ryste saltvandets sammensætning op. Saltvand (som om du ikke kunne have regnet ud dette allerede) er lavet af to ingredienser: salt (natriumchlorid) og vand (brint og ilt). Når radiobølgerne trænger gennem vandet, rystes brintmolekylerne løs, og deres normale egenskaber for antændelighed bliver lettere tilgængelige.

Et af tricksne til at udnytte energi generelt - ikke kun antænde saltvand - er at sikre, at processen kan fange mere energi, end det kræver at betjene alle de nødvendige maskiner til at udvinde energien. Ellers fungerer energiproduktionen med et nettotab, og det er der ingen mening i at gøre, da processen ikke vil være bæredygtig. Det er faktisk en lidt mere kompliceret ligning end blot at måle den forbrugte energi vs. energiproduceret energi. Der er også miljøaspektet - hvor meget forurening opstod for at skabe og betjene maskinerne, og er den nyindfangede energi ren nok til at være det værd? Er ressourcerne gået for godt, eller er de vedvarende? Og hvad med de løbende driftsomkostninger - vedligeholdelse? Det krævede menneskelige arbejde? Indtil videre kan Kanzius 'radiobøleapparat ikke opfylde de nødvendige tærskler. Det var (og er stadig) en bemærkelsesværdig præstation, men andre innovatører har også gjort fremskridt i løbet af de sidste 10 år.

I februar 2012 annoncerede et japansk firma, der hedder Furukawa Battery, at det arbejdede på en brændselscelle ved hjælp af lignende teknologi. Virksomheden forventer, at brændselscellerne, når de er klar til prime time, vil koste omkring halvdelen så meget som et sammenligneligt, konventionelt batteri [kilde: Pentland]. Furukawa Battery ser for sig, at dens teknologi bliver brugt som en kilde til sikkerhedskopiering i hjemmet med eventuel udvidelse til sundheds- og teknologiprogrammer. Men stadig, det er lidt langt væk fra at tanke op store militære køretøjer.

Den amerikanske flåde fulgte med sin enorme flåde og umættelige appetit på dyre brændstof. I slutningen af ​​2012 erkendte den amerikanske flåde, at det ville tage omkring et årti, før deres havvand til brændstofplan var plausibel ... men det er i værkerne. Når alt kommer til alt taler de om at omdanne havvand (som er en cocktail lavet af saltvand og masser af andre ting) til faktisk brændstof, hvilket er en betydelig afvigelse fra de tidligere nævnte planer om at fylde batterier med et formodentlig meget renere salt vandblanding. Og ikke bare noget brændstof, men JP-5 jetbrændstof, hvilket er, hvad den amerikanske flåde foretrækker at bruge til sin betydelige flåde af luftbårne køretøjer.

Og dette brændstof kunne teoretisk konverteres på farten, hvilket forenkler logistikken med tankning undervejs betydeligt (selvom marinen endnu ikke har styrket logistikken for montering af forarbejdningsmaskineriet på et flyselskab) [kilde: Stewart].

Den følgende proces kunne fremstille ca. 100.000 gallon (378.541 liter) JP-5 pr. Dag. Det kunne også arbejde med at producere syntetiske versioner af andre carbonhydridbaserede brændstoffer, som til sidst kan gøre processen mere alsidig. For det første ville et forarbejdningsanlæg trække kuldioxid ud af vand (af vag friskhed og oprindelse). Dette kuldioxid opbevares på en uspecificeret måde, ligesom en opskrift, der instruerer en kok om, at en ingrediens skulle afsættes. Derefter udsættes havvand for en omvendt osmoseprocedure, der producerer frisk vand - teoretisk set sker det alt sammen til søs, og det er derfor, processen ikke bare kan starte med frisk vand. Den anden proces adskiller alle ferskvandsatomer - to hydrogenatomer for mig; et iltatom til dig. Derefter mødes brintet med kuldioxid fra det første trin, og det hele gennemgår en katalytisk omdannelsesprocedure, der resulterer i vand, varme og brændstof. Vandet og varmen kan bruges til at hjælpe med at drive processen selv eller bruges andre steder på skibet - processen kræver en slags udenfor energikilde for at holde alle maskiner i gang (selvom Navy Times antyder, at havens termiske energikonvertering eller atomkraft magt (som allerede er almindeligt på militære fartøjer) er de sandsynlige kandidater til at saft et sådant system).

Så der er vand og varme. Let nok til at genbruge på en eller anden måde. Og brændstof. Brændstoffet er selvfølgelig det ultimative mål. Så alt dette bare for at blive brændt. Men det blev i det mindste ikke brugt som bonde i en slags international politisk magtspil. I 2011 brugte marinen mellem $ 3,50 og $ 4 en gallon (3,8 liter) i gennemsnit til JP-5. Den nye JP-5 anslås at koste mellem $ 3 og $ 6 en gallon (3,8 liter), hvilket vil falde over tid, da omkostningsbesparelser fra brændstof, opbevaring og transport hjælper med at betale den oprindelige investering.

Forfatterens note: Kan den amerikanske flåde forvandle havvand til jetbrændstof?

Dette er de svar, jeg ikke kunne finde. Ingen - i det mindste ingen, som jeg kunne finde - taler om andre miljømæssige konsekvenser af disse syntetiske carbonhydridbrændstoffer. At brænde et skib eller en jet vil aldrig være rent. Eller let, for den sags skyld. Men det vil altid være værd at forbedre en proces (især en ny proces) så meget som muligt.

Så af disse syntetiske carbonhydridbaserede brændstoffer synes det rimeligt at antage, at når de forbrændes, vil de forurene på niveau med deres naturligt afledte kolleger. Jeg baserer den teori mest på det faktum, at de stadig kaldes "kulbrinter" og ikke noget som "brint" eller "vand." Ordet "kulstof" vil sandsynligvis altid have en negativ konnotation, der fremkalder mentale billeder af sod. (Med undtagelse af min videnskabslærer i niende klasse, som var en pyroman og konstant satte flammen til ark kulstofpapir, foldet for at stå lodret. De løftede sig i luften, da papiret var tæt på at brænde ud.) ja, der vil sandsynligvis være udsuget røg og udstødning fra disse motorer og udstødningshamne.

Og hvad sker der med havvandet, der er oprenset under produktionsprocessen? Er de forurenende stoffer fjernet og sat tilbage i havet, hvorefter skibet slæbes, mens det chugger sammen? Eller er den rensede del biproduktet, og havets gryderet bliver en del af det endelige produkt? Dette er de spørgsmål, jeg ved, at jeg skulle svare, men som jeg kun ønsker, at jeg kunne svare. Hvis jeg dog kan få en anden til at tænke på dem, bliver jeg nødt til at være tilfreds med det.

relaterede artikler

• Kunne saltvand brændstof biler?
• Sådan fungerer biodiesel
• Sådan fungerer en brændstofstyret benzinmotor
• Hvordan kan alger omdannes til biobrændstof?
• Er biobrændstof et rimeligt (og sikkert) jetbrændstofalternativ?

Kilder

• Pentland, William. "Saltvandbrændselsceller - kommer snart?" Forbes. 27. marts 2012. (25. februar 2013) http://www.forbes.com/sites/williampentland/2012/03/27/salt-water-fuel-cells-coming-soon/
• Stewart, Joshua. "Navy øjne forvandler havvand til jetbrændstof." Navy Times. 13. oktober 2012. (25. februar 2013) http://www.navytimes.com/news/2012/10/navy-turn-sea-water-into-jet-fuel-101312w/
• Stroh, Michael. "At omdanne vand til brændstof." Populær videnskab. 13. november 2007. (25. februar 2013) http://www.popsci.com/scitech/article/2007-11/turning-water-fuel