Abstract
本研究目標在於開發一種全新的引擎，其燃料不使用傳統的汽柴油；而是使用固態的鋁線做為燃料，在引擎活塞的壓縮階段，以電極對鋁線線頭產生弧光放電，形成鋁氣體及液滴而與氧氣或空氣中的水氣引發劇烈氧化而爆炸，使氣體膨脹推進活塞。 每克鋁線氧化熱約為汽油的70 %，能量密度超過美國能源部所訂車用的能源標準；另一個優勢是鋁線引擎在氧化過程中不會產生二氧化碳等溫室氣體，而是產生奈米級的氧化鋁顆粒，此氧化鋁除有相當高的經濟價值外，亦可回收電解還原為鋁，並抽為鋁線再重複使用。在石油日漸枯竭及溫室效應愈嚴重的二十一世紀，研發鋁線推進引擎是相當重要的課題。 本研究針對對鋁線汽化、燃燒、生成物及機制做一系列探討，以評估鋁線引擎之可行性，並作為鋁線電弧噴火嘴裝置的設計基礎。其中以快速攝影機觀察常溫常壓下鋁線對鋁線放電時，鋁線線頭從室溫升溫至電弧產生所需時間，結果證明其放電氧化速率能配合四衝程引擎的高轉速。以鋁線對鋁線放電，量測正負極的消耗重量，並觀察其熔融長度，結果證明鋁線應接正極，汽化效率較高，更藉此瞭解燃燒時電極尖端的溫度分布。經電子顯微鏡及X光繞射分析，確認鋁線放電的產物為直徑10~150 nm的γ-氧化鋁球狀奈米顆粒，屬於均質成核機制，但若在放電時沈積於電弧附近的基材，則屬自我催化成核控制的沈積機制。