磁流體發電方法是將高溫導電氣體通過磁場產生感應電勢而轉換成電能的一種發電方法。20世紀50年代開始研製。高溫導電氣體是利用化學燃料(如石油、天然氣和煤等)在高溫度條件(2500℃以上)燃燒而形成，實際上是一種高溫電漿。當使這種導電氣體以高速通過高強磁場而發生相互作用時，可直接把熱能轉換為電能而發電。
基本介紹
- 中文名：磁流體發電方法
- 外文名：MHD power generation method
- 定義：通過磁場產生感應電勢轉換成電能
- 時間：20世紀50年代
- 作用：直接把熱能轉換為電能而發電
技術簡介,磁流體發電的基本原理,優點,
技術簡介
磁流體發電有功率密度大、啟動快、廢熱排放溫度高等特點，在地面與蒸氣發電配合，可以大大提高系統的效率。在空間只能單獨使用，效率可以達到20%。它是靠導電流體通過磁場發電。普通氣體只有在很高的溫度下才能導電。當在氣體中加入鹼金屬鉀、銫做種子時，氣體導電率可大大提高，同時也可以降低氣體工質的溫度。由於磁流體發電的發電通道和反應堆燃料元件都受到高溫高速含銫蒸氣體的沖刷、剝蝕，要長期(3～5年)連續運行技術難度比較大。但磁流體發電可以獲得大電功率(萬千瓦級)，做脈衝式空間電推進或者武器電源是有前途的。
磁流體發電的基本原理
磁流體發電就是導電流體(氣體或液體)以一定的速度垂直通過磁場，產生感應電動勢而產生電功率，把內能直接轉換成電能的一種發電方式。從發電的基本原理上看，磁流體發電與普通發電一樣，都是根據法拉第電磁感應定律獲得電能。所不同的是，磁流體發電是導電流體在幾千攝氏度的高溫下，物質中的原子和電子都在做劇烈運動，有些電子脫離原子核的束縛，變成自由電子。這時，流體由自由電子、失去電子的離子和原子的混合物組成，這就是電漿。將電漿以超聲速的速度噴射到一個加有強磁場的管道里，電漿中帶有正、負電荷的高速粒子，在磁場中受到洛倫茲力的作用，分別向兩極偏移，於是在兩極之間產生電壓，用導線將電壓接入電路中將有電流通過。它是以導電的流體切割磁力線產生電動勢，而不是普通發電機中的金屬導體。這時，導電的流體起到了金屬導線的作用。由於它是將熱能直接轉換成電流，無須經過機械轉換環節，所以也稱為“直接發電”，這種技術也稱為“電漿發電技術”。
磁流體發電中所採用的導電流體一般是導電的氣體，也可以是液態金屬。眾所周知，常溫下的氣體是絕緣體，只有在很高的溫度下，例如6 000 K以上，才能電離，才有較大的導電率。而磁流體發電一般是採用煤、石油或天然氣做燃料．燃料在空氣中燃燒時，即使把空氣預熱到1 400 K，也只能使空氣達到3000 K的溫度，這時氣體的導電率還不能達到所需值，而且即使再提高溫度，導電率也提高不了多少，卻給工程帶來很大困難。實際中採用的辦法是在高溫燃燒的氣體中添加一定比例的、容易電離的低電離電位的物質，如鉀、銫等鹼金屬化合物。這種鹼金屬化合物被稱為“種子”。在氣體中加入這種低電離電位物質的量一般以氣體質量的1%為佳。這樣氣體溫度在3 000 K左右時，就能達到所要求的導電率。當這種氣體以約1 000 m/s的速度通過磁場時，就可以實現具有工業套用價值的磁流體發電。
優點
該發電方法具有一系列優點：①發電設備結構簡單，無高溫旋轉部件；②單機容量大，可建大型負荷電站；③可實現聯合循環使用，熱利用效率高，既可使排出的高溫氣體推動燃氣輪機發電，也可與常規的火力發電機組聯合循環，其總效率可達50～60%；④節約用水；⑤環境污染小。磁流體發電功率與通道中磁場強度的平方成正比，因此採用超導磁體提高磁場強度對提高發電功率具有特別重要的意義。超導磁體具有體積小、重量輕、磁場強等特點。美國研製的燃煤磁流體發電裝置所採用的超導磁體，其室溫孔徑1米，有效長度3米，磁場強度大於6萬高斯，儲能210兆焦耳，磁體重172噸，各項指標均已達到標準。我國關於燃煤磁流體發電所用的超導磁體，已製成儲能約10兆焦耳的大型磁體，為加速超導磁流體發電的發展創造了一定的條件。
