磁流体发电：大自然的恩赐

电能是当今世界上最重要的一种二次能源。目前的发电方式，包括火力发电和核能发电，效率都不高。长期以来，人类一直在孜孜不倦地探索新的发电方式，并力图突破传统的能源转换方式。随着科学技术的进步，特别是高科技在能源领域的广泛应用，科学家们已经研究出某些前景诱人的新式发电方法，这些新式发电突破了传统发电方式的限制，可使一次能源转化为电能的效率大大提高，为实现能源工业的革命性变化创造条件。磁流体发电就是这些新式发电方法中的一种。

磁流体发电的基本原理，是使高温导电流体高速通过磁场，切割磁力线，于是出现电磁感应现象而使得导体中出现感应电动势。当在闭合回路中接有负载时，就会有电流输出。磁流体发电的特点，是将热能直接转换为电能，而不是像传统的火力发电那样，要先将热能转换成机械能，然后再将机械能转换成电能。因此简而言之，磁流体发电是一种用热能直接发电的发电方式。

在磁流体发电装置中，找不到高速旋转的机械部件。当导电流体高速通过磁场时，流体中的带电质点便受到电磁力的作用，正、负电荷便分别朝着与流体运动方向及磁力线方向相互垂直的两侧偏转。在此两侧分别安置着电极，并且它们都与负载相连，这时导电流体中自由电子的定向运动，就形成了电流。

磁流体发电设备

高速通过磁场的导电流体可以是高温液体（如汞或其他高温液态金属）或高温气体（如燃气或惰性气体）。常温下的气体一般是不导电的，必须将气体的温度提高到6000℃以上，才能使气体电离而形成导电的等离子体。所谓等离子体，就是由热电离而产生的电离气体。在高温条件下，气体的分子或原于最外层的电子由于热激发而脱离分子或原子，分离为自由电子和正离子。自由电子的数量越多，则气体的导电性能越好。因此，气体的导电性能是与由气体电离而产生的自由电子数量直接相关的。

用一般的燃烧方法很难使气体达到这样高的温度，并且现有的电极材料和绝缘材料也难以承受这么高的温度。因此，通常是在温度不超过3000℃的燃气或氩、氦等惰性气体中，掺入少量的电离电位较低的碱金属元素（如铯、铷、镓、钾、钠等）作为添加剂。这些元素的原子在不超过3000℃的较高温度下就能产生电离，使气体达到磁流体发电所需的电导率。(www.xing528.com)

磁流体发电机包括三个主要部件：①高温导电流体发生器，在以燃气为高温导电流体的磁流体发电机中，高温导电流体发生器就是燃烧室；②发电和电能输出部分，即发电通道；③产生磁场的磁体。

磁流体发电机结构紧凑，体积小，发电启停迅速，对环境的污染小。可作为短时间大功率特种电源，用于国防、高科技研究、地质勘探和地震预报等领域。目前世界上研制成功的磁流体发电试验机组的热效率虽然只有6%～15%，但它可作为前置级而与现有蒸汽发电厂组成磁流体-蒸汽联合循环发电站，这样就从理论上使热效率提高到50%以上。随着核电的发展，还可以利用核反应堆产生的热能来实现原子能—磁流体发电，以提高核电站的发电效率。

磁流体发电作为一种新的能源利用技术，受到世界各国的广泛重视。前苏联利用天然气作为燃料，于20世纪70年代建造了第一座工业性磁流体—蒸汽试验电站，最高输出功率达20兆瓦；80年代又建成了总输出功率为58.2兆瓦的天然气磁流体—蒸汽联合循环示范商业电站。美国从1959年开始，就投入了大量的人力、物力、财力来从事磁流体发电的研究。日本、澳大利亚和印度等国也在磁流体发电的研究方面取得了一些重要的成就。

我国的这项研究起步较早，在20世纪60年代初就开始燃煤磁流体发电的研究。从1987年开始，磁流体发电正式列入国家“863”高技术研究发展计划，由中国科学院电工研究所、电子工业部上海成套研究所、东南大学热能研究所等有关单位分工合作，对燃煤燃烧室、发电通道、超导磁体、逆变器、特种锅炉、添加剂回收与再生、中试电站的系统分析与概念设计以及电极与绝缘材料进行研究，并已取得了较大进展。中科院电工所2号磁流体发电试验机组的发电功率达到了国际水平。

磁流体发电是建立在高技术基础之上的一项综合性技术，对于这项新技术的研究和实施，必须以强大的工业生产和先进的工艺技术为基础。例如，磁流体发电的高效率，有赖于超导磁体的研制和应用；磁流体发电机组的安全运行，有赖于性能优越的高温材料；磁流体发电方式的发展，有赖于廉价的添加剂和回收效率很高的添加剂回收装置；把磁流体发电技术应用于民用发电，有赖于具有相当容量和规模的燃煤磁流体—蒸汽联合循环电站。对于大容量燃煤磁流体发电和大型超导磁体的研制，在技术上还有很大难度，要达到实际应用，还有相当大的差距。