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铁粉氧化发热,就是这么神奇
发布时间:2018/12/05 浏览
     在网上看到,说取铁粉30克、活性炭3克、食盐水7毫升混和放入烧杯,用玻璃棒搅拌,2分钟后杯内热气腾腾,6分钟后铁粉开始变色,10分30秒后,记录到最高温度为96℃。但我按此做了实验,并非如此,根本没有发热反应,这是什么原因?
     其实很简单,铁粉和活性炭最好是粉末状,或至少铁是粉末状的(越细反应越快,升温就越明显),然后两者要充分接触,这个是电化学氧化的原理,参看高中化学原电池一段的知识点。
     在日常生活中,人们总离不开各种各样的能源的应用。日常饮食中需用到的热能、 取暖的太阳能地热能等到无所不用的电能光能都是其中的典型代表。不同能源类型有着不 同的来源方式,但都不脱离各种物理化学反应。如光能来自太阳辐射,热能(一般而言)来 自燃烧中的放热反应,电能由势能风能热能等其他能源转化而来,核能则通过原子的核聚 变产生。由于制备方式各异,对生产力的要求也不同,在使用过程中的应用必定有所局限。 例如电能只能限制在有输入输出设备等家居环境中使用,即便电池的发明将电能在时间和 空间的应用距离延伸,但仍然只能维持在一段时间内,当需要野外出行或因职业等原因要 求外出作业时,电能就显得不那么方便了。因此利用一些简单的化学放热反应制成的自发 热装置就有用武之地了。很早之前人们就知道石灰石加水会产生大量热量,这就是化学放热的最基本应 用,但此反应过于激烈而且持续时间短,不仅不能有效利用,还会污染环境,因此应用范围 不广。还有一些人发现醋酸钠溶液结晶会放热且可循环使用。铁粉与空气接触氧化放热 等。这些都是化学自发热的应用。洞悉商机的人利用这些原理制成“暖手蛋”、自发热护膝 护腰、自发热耳贴等各种产品放到市场销售,以满足人们的需要。良好的自发热材料是人们 一直努力寻找的材料。如今人们的视野已不止局限于普通的化学自发热材料,发热机理也 不仅限于化学反应。用聚合物固体电解质(SPE)代替水、无机盐制备固态的一次性自发热 材料。这种新材料的使用赋予了自发热材料优良的性能接触空气释放热量均勻,比能量 高。热电材料可以通过将热能和电能进行转换,在温差制冷和发电方面有着极其广阔的应 用前景。复合材料的相继发展,纳米材料、非晶材料、超晶格等新型体系,让人们有可能以更 大自由度比较、选择性能更好的自发热材料。电光转换材料使得自发热材料能够在日常生 活中的得到充分普及。总而言之,自发热材料的研究将使人们的生活越来越便利,简单。

     本发明的目的在于提供一种自发热材料的配方,发热配方的主要原理是铁粉与空 气中的氧气发生放热反应,这个反应是一个氧化还原反应,故我们可以还原性更好的金属 物质,例如,还原鋅粉,还原铁粉,还原铜粉等,考虑到价格与反应效率,我们这里采用还原 铁粉。配方中的碳粉具有催化剂的作用,吸附性质使其自发热的热量来源于还原铁粉与空 气中的氧气发生快速反应释放出热量,使放热量大于散热量而导致温度升高,从而出现了 自发热现象,因此我们采用吸附性更好的活性炭粉-200目。在该反应中水和木粉的作用是 使各种固体粉粒混和,使各部分均勻,提供气固两相反应的接触面以利于铁粉完全反应和 提高配方的热容量,以便于控制温度,根据硅藻土的性质我们可以将木粉该成硅藻土。并且 我们采用正交实验研究它的最优配方。

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