初二物理小常識(shí)：磁流體發(fā)電

磁流體發(fā)電是一種新型的發(fā)電方法。它把燃料的熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，省略了由熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程，因此，這種發(fā)電方法效率較高，可達(dá)到60%以上。同樣燒一噸煤，它能發(fā)電4500千瓦時(shí)，而汽輪發(fā)電機(jī)只能發(fā)出3000千瓦時(shí)電。對(duì)環(huán)境的污染也小。

　　磁流體發(fā)電機(jī)由燃燒室、發(fā)電通道和磁體等部分組成。

　　燃料在燃燒室中燃燒，產(chǎn)生出溫度很高(約3000K)的等離子體，在燃燒室的末端裝有加速噴管，使高溫等離子體以約1000米/秒的速度噴出，并穿越發(fā)電通道。在發(fā)電通道的水平方向上放置一對(duì)磁極，在豎直方向放置一對(duì)電極。由于高速運(yùn)動(dòng)的等離子體垂直地穿過(guò)磁場(chǎng)，作切割磁感線運(yùn)動(dòng)。在洛倫茲力的作用下，帶正電的離子移向正電極，而電子移向負(fù)電極，于是在兩極上就形成了很高的電勢(shì)差。當(dāng)與外電路接通時(shí)，負(fù)載上就有電流通過(guò)。可見(jiàn)，在磁流體發(fā)電機(jī)中，等離子體作為導(dǎo)電流體，在磁場(chǎng)的作用下，實(shí)現(xiàn)了熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，可輸出強(qiáng)大電流。

　　磁流體發(fā)電比一般的火力發(fā)電效率高得多，但在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)它的研制進(jìn)展不快，其原因在于伴隨它的優(yōu)點(diǎn)而產(chǎn)生了一大堆技術(shù)難題。磁流體發(fā)電機(jī)中，運(yùn)行的是溫度在三、四千度的導(dǎo)電流體，它們是高溫下電離的氣體。為進(jìn)行有效的電力生產(chǎn)，電離了的氣體導(dǎo)電性能還不夠，因此，還要在其中加入鉀、銫等金屬離子。但是，當(dāng)這種含有金屬離子的氣流，高速通過(guò)強(qiáng)磁場(chǎng)中的發(fā)電通道，達(dá)到電極時(shí)，電極也隨之遭到腐蝕。電極的迅速腐蝕是磁流體發(fā)電機(jī)面臨的最大難題。另外，磁流體發(fā)電機(jī)需要一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，人們都認(rèn)為，真正用于生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)電機(jī)必須使用超導(dǎo)磁體來(lái)產(chǎn)生高強(qiáng)度的磁場(chǎng)，這當(dāng)然也帶來(lái)技術(shù)和設(shè)備上的難題。最近幾年，科學(xué)家在導(dǎo)電流體的選用上有了新的進(jìn)展，發(fā)明了用低熔點(diǎn)的金屬(如鈉、鉀等)作導(dǎo)電流體，在液態(tài)金屬中加進(jìn)易揮發(fā)的流體(如甲苯、乙烷等)來(lái)推動(dòng)液態(tài)金屬的流動(dòng)，巧妙地避開(kāi)了工程技術(shù)上一些難題，制造電極的材料和燃料的研制方面也有了新進(jìn)展。但想一下子省錢(qián)省力地解決磁流體發(fā)電中技術(shù)、材料等方面的所有難題是不現(xiàn)實(shí)的。隨著新的導(dǎo)電流體的應(yīng)用，技術(shù)難題逐步解決，磁流體發(fā)電的前景還是樂(lè)觀的。在美國(guó)，磁流體發(fā)電機(jī)的容量已超過(guò)32000千瓦;日本、西德、波蘭等許多國(guó)家都在研制碘流體發(fā)電機(jī)。我國(guó)也已研制出幾臺(tái)不同形式的磁流體發(fā)電機(jī)。