[发明专利]一种水反应金属燃料配方及其使用方法

说明书

本发明属于燃料技术领域，针对金属粉/液态水体系的应用难题，本发明公开了一种水反应金属燃料配方及其使用方法，具体包括如下组分：由金属粉、高吸水树脂粉混合组成的金属燃料混合物，所述金属燃料混合物中高吸水树脂粉添加量为金属粉质量的0.2‑2％。具体使用时分别经过存储状态、加水状态、金属燃料混合物与水完成混合状态、燃料燃烧状态。完成该方案的实施过程。燃料配方组成材料易于获得，成本低廉，使用简单，容易实施，两种材料兼容性良好，可长期存放。本发明的燃料可与水快速混合，具备启动和维持反应的条件。

技术领域

本发明属于燃料技术领域，具体地涉及一种水反应金属燃料配方及其使用方法。

背景技术

水反应金属燃料例如铝、镁等在水下推进和空间推进中应用前景广阔，相对于其它燃料，水反应金属具备较高的能量密度，且绿色无污染。在新能源领域，金属燃料与水反应作为氢气的制备来源也有很好的应用前途。

国内外学者对铝/水、镁/水的燃烧特性进行了较多的研究。为了得到均匀的金属粉/液态水体系，一般使用凝胶剂增大液态水的粘稠度，使金属粉可以悬浮在液态水中，常用的凝胶剂有聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸-丙烯酰胺(PAA)。金属粉/凝胶体系需要较长时间搅拌才能均匀混合，而混合后的体系在常温下又不能长期保持稳定，这给存储及实际应用带来了严重困扰。另外，镁粉和纳米铝粉等在常温下即可与水自发反应，这些金属燃料和水的预先混合是不现实的。有学者提出通过低温抑制金属粉与水的自发反应，并利用水冰保持金属粉的稳定分布，但金属粉/水冰体系需要低温储存，实际使用中面临着很大困难。从应用角度出发，人们更希望可以快速建立金属粉/液态水的混合体系，以达到即用即混的目的。

针对金属粉/液态水体系的应用难题，本发明提出了一种新的水反应金属燃料配方，并给出了其使用方法，该配方和使用方法能够实现金属粉与液态水的快速、均匀混合。

发明内容

针对现有技术中直接存储金属粉和液态水的混合物，两者低温下会缓慢反应，无法长期存放，此时液态水也占质量，存储过程中能量密度也较低，进而导致实际使用中面临着的问题，本发明的目的在于提供一种水反应金属燃料配方及其使用方法。

本发明采取的技术方案为：

一种水反应金属燃料配方，具体包括如下组分：

由金属粉、高吸水树脂粉混合组成的金属燃料混合物，所述金属燃料混合物中高吸水树脂粉添加量为金属粉质量的0.2-2％。

进一步的，所述金属粉是指镁粉、铝粉、锆粉或铍粉中任意一种；优选地，所述金属粉为铝粉。

进一步的，所述高吸水树脂(Super Absorbent Polymer，SAP)主要成分为低交联型聚丙烯酸钠，其粒径小于100目；优选地，所述高吸水树脂粉的粒径为200目。

一种水反应金属燃料配方的使用方法，具体包括如下步骤：

(a)存储状态：将金属燃料混合物放置在燃烧室内，燃烧室内预留剩余空间；

(b)加水状态：向燃烧室内供应指定体积的液态水，填满燃烧室剩余空间，加入的液态水通过渗透作用进入金属燃料混合物的孔隙中；

(c)金属燃料混合物与水完成混合状态：吸水后的金属燃料混合物填满燃烧室，且吸水后的金属燃料混合物具备点燃和维持燃烧的条件；

(d)燃料燃烧状态：进行点火，燃料呈燃烧状态，燃烧喷出物从喷管中喷出，完成该方案的实施过程。

进一步的，所述步骤(a)中燃烧室的剩余体积充入惰性气体或空气，在无水的环境下，金属燃料混合物放置时间延长。

进一步的，所述步骤(a)中金属燃料混合物直接储存在燃烧室中，或先存放在另外的储粉装置内，使用时再送入燃烧室。