新颖高效的磁流体发电技术

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新颖高效的磁流体发电技术

火力发电何以造成能量使用效率低呢？最重要的原因是能量转换过程中环节太多，这就必然要消耗许多能量。如能革除这些由热能转换成机械能的中间环节，则至少可以使燃料能量的利用率提高到60%。这对能源使用的意义是何等巨大啊！而磁流体发电方式正是朝着这个方向努力的一种十分有效的尝试。

所谓“磁流体发电技术”，就是用燃料（石油、天然气、燃煤、核能等）直接加热成易于电离的气体，使之在2000℃的高温下电离成导电的离子流，然后让其在磁场中高速流动时，切割磁力线，产生感应电动势，即由热能直接转换成电能。由于不经过机械能转换环节，所以称之为“直接发电”，燃料利用率也就得到提高。这种技术也称为“等离子体发电技术”。

为什么叫“磁流体”呢？这要追溯到160年前，即1831年，英国的著名物理学家法拉第发现的电磁感应现象。人们就是根据这一现象，利用导电固体（金属）在磁场里高速运动产生的电动势，制成了发电机，这就是常规的发电方式。如果通过磁场的导体是气体或液体（叫导电流体），利用这种导电流体和磁场相互作用而发电，就叫做“磁流体发电”了。

经物理化学实验表明，要使普通气体导电，就需要大约7000℃以上的高温才能实现必要的导电率，这样的高温是一般燃烧方式难以达到的。但若在气体中播撒一定数量的“低电离电位物质”，如钾、钠、铯等，在2000℃～3000℃高温下，即可达到磁流体发电所需的导电率。

流体发电装置主要由燃烧室、发电通道和磁体组成。它所应用的导电流体，目前有液态金属和等离子体。“液态金属”是指用导电率比较高的，且在稍高于常温就易于变为液态的金属，如钠（97.7℃）、钾（63.6℃）等，这叫“液态金属磁流体发电”。但它们难以高速流动，因此，使用较少。利用高温气化的等离子体发电的，叫“等离子体发电”，是目前使用最多的一种方法。还有一种是利用核反应堆产生的热进行联合循环发电的，叫“核能磁流体发电”目前这种方法尚未进入成熟阶段，但很受重视。

磁流体发电并不是开辟新能源，而是一种新的能源转换方式。它的优点在于：一是热效率高；二是结构紧凑、体积小；三是单机容量大：四是发电启停动作快；五是节省资源且可用高硫煤发电；六是对环境污染较小；七是可以副产氮肥等。由于它发电启停快，很适于满足“尖峰负荷”和军事武器装备方面特殊电源使用。如船舶动力、航空、航天器上用电，特别是用于火箭发动机燃烧室和磁流体发电联合装置，则可获得千瓦级的功率。近年，超导技术飞速发展，有的国家又在研究“超导磁流体发电机”，因其输出功率几乎不受磁场强度的制约，足以提供强大的输出功率，可适于需要小型化、大容量电源系统的武器装备使用。美国海军己研制成功3千瓦超导磁流体发电机样机。

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