Получение устойчивой энергии из ветра, солнца и воды широко известно и применяется. Однако возобновляемые источники зависят от условий окружающей среды. Как же эффективно хранить и транспортировать эту энергию?
До сих пор не найдено надежного, безопасного и дешевого способа хранения большого количества энергии в чем-то небольшого объема. Теперь ученые из Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) и Эйндховенского технологического университета проанализировали, как металлы, в частности железо, можно использовать для хранения энергии и какие параметры определяют эффективность хранения и повторного использования. Они опубликовали свои недавние выводы в журнале Acta Materialia .
Создание кругового процесса восстановления и сжигания
«Накопление энергии в металлах и их сжигание для высвобождения энергии, когда это необходимо, — это метод, уже применяемый в аэрокосмической технике. Наша цель состояла в том, чтобы понять, что именно происходит на микро- и наноуровне во время восстановления и сжигания железа и как влияет эволюция микроструктуры. эффективность процесса. Кроме того, мы хотели найти способ сделать этот процесс замкнутым без потерь энергии или материала», — объясняет доктор Лорин Шуазез, которая недавно завершила свое постдокторское исследование в MPIE и является первым автором публикации.
Когда железные руды восстанавливаются до железа, в восстановленном железе естественным образом накапливается много энергии. Идея состоит в том, чтобы получать эту энергию из железа всякий раз, когда это необходимо, путем окисления железа обратно в оксид железа . Во времена избытка энергии ветра, солнца или воды эту железную руду можно снова превратить в железо и сохранить энергию.
Ученые говорят о сгорании, когда описывают «сгорание», то есть окисление, железа обратно в железную руду . Шуаз и ее коллеги из MPIE сосредоточились на характеристике железных порошков после восстановления и сжигания с использованием передовой микроскопии и методов моделирования для анализа чистоты порошка, морфологии, пористости и термодинамики процесса горения.
Полученная микроструктура сожженных железных порошков имеет решающее значение для эффективности последующего процесса восстановления, а также для определения того, является ли процесс восстановления и сжигания полностью циклическим, что означает отсутствие необходимости добавления дополнительной энергии или материала.
Масштабирование для промышленного использования
Ученые представили два пути горения, один из которых поддерживается пламенем пропана, а другой — самоподдерживающийся, в котором единственным используемым топливом является железный порошок, и показали, как путь горения влияет на микроструктуру сгоревшего железа.
«В настоящее время мы расширяем этапы восстановления и сжигания до промышленного уровня, определяя точные параметры, такие как температура и размер частиц, которые необходимы», — объясняет Ник Э. ван Ройдж, докторант группы технологий сжигания Технологического университета Эйндховена. и соавтор издания.
Недавнее исследование показало, что использование металлов для хранения энергии возможно. Исследования теперь будут анализировать, как увеличить цикличность процесса, поскольку размер некоторых сгоревших частиц уменьшается по сравнению с их первоначальным размером из-за частичного испарения железа, микровзрывов и/или разрушения некоторых частиц оксида железа.
Дополнительная информация: Лорин Шуаз и др., Фазовые превращения и эволюция микроструктуры при сжигании железного порошка, Acta Materialia (2022). DOI: 10.1016/j.actamat.2022.118261
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com