金屬粉末：未來(lái)的零碳燃料？

馬克斯· 普 朗 克 鋼 鐵 研 究 所（Max-Planck-Institut für Eisenforschung）和埃因霍溫理工大學(xué)（Eindhoven University of Technology）的科學(xué)家分析了如何用鐵儲(chǔ)能和傳輸能量。

從風(fēng)、光和水資源中獲取可持續(xù)能源早已眾所周知，這些能源也已得到廣泛應(yīng)用。然而，可再生能源受環(huán)境條件制約：在風(fēng)能和太陽(yáng)能充足時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)剩能量正好可以彌補(bǔ)風(fēng)光資源不足時(shí)的能源需求。但是如何有效儲(chǔ)存和傳輸這些過(guò)剩能量呢？到目前為止，在小型容器中儲(chǔ)存大量能量還不是可靠、安全且廉價(jià)的方法。現(xiàn)在，馬克斯·普朗克鋼鐵研究所 (MPIE) 和埃因霍溫理工大學(xué)的科學(xué)家們分析了如何用金屬，尤其是鐵來(lái)儲(chǔ)能，以及哪些參數(shù)決定了儲(chǔ)能和循環(huán)利用的效率。他們?cè)凇恫牧蠈W(xué)報(bào)》（Acta Materialia）雜志上發(fā)表了他們最近的研究成果。

創(chuàng)建還原、燃燒的循環(huán)過(guò)程

Laurine Choisez 博士是該研究論文的*作者，她剛剛在 MPIE 完成了博士后研究工作。她解釋道：“將能量?jī)?chǔ)存在金屬中，在需要時(shí)將其燃燒，釋放能量，這種方法已應(yīng)用于航空技術(shù)。我們的目的是了解在鐵的還原和燃燒過(guò)程中，微納尺度上究竟發(fā)生了什么，以及微觀結(jié)構(gòu)的演變?nèi)绾斡绊戇@一過(guò)程的效率。此外，我們希望找到如何在不損失能量或原料的前提下實(shí)現(xiàn)該過(guò)程的循環(huán)?！辫F礦石在自然還原成鐵時(shí)，大量的能量被儲(chǔ)存在鐵中。該研究的理念是將鐵轉(zhuǎn)化為氧化鐵，以便在需要時(shí)從鐵中獲取能量。當(dāng)風(fēng)能、太陽(yáng)能或水能過(guò)剩時(shí)，這些鐵礦石可以再次還原為鐵，并儲(chǔ)存能量。科學(xué)家們將鐵氧化成鐵礦石的過(guò)程描述為“燃燒”。Choisez 和她在 MPIE 的同事們專注研究鐵粉在還原和燃燒后的表征，他們利用先進(jìn)的顯微鏡和仿真方法來(lái)分析粉末的純度、形態(tài)、孔隙率及燃燒過(guò)程的熱力學(xué)。所獲得的燃燒鐵粉的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)后續(xù)還原過(guò)程的效率起著決定性作用，并決定了還原和燃燒過(guò)程是否可完全循環(huán)，即是否需添加額外的能量或原料。

工業(yè)用途規(guī)?；?/strong>

科學(xué)家們提出了兩條燃燒路徑，一種是由丙烷引燃，另一種是僅使用鐵粉自燃，同時(shí)展示了燃燒路徑如何影響燃燒后鐵的微觀結(jié)構(gòu)。埃因霍溫理工大學(xué)燃燒技術(shù)組博士研究員、該論文的合著者 Niek E.van Rooij 解釋說(shuō)：“我們目前正在將還原和燃燒步驟提升到工業(yè)級(jí)相關(guān)水平，以確定所需的溫度和粒度等準(zhǔn)確參數(shù)。”最近的研究表明了使用金屬儲(chǔ)能的可行性。由于部分鐵的蒸發(fā)、微爆炸和 / 或一些氧化鐵顆粒的斷裂，一些燃燒顆粒的尺寸與原始尺寸相比變小了，未來(lái)的研究將分析如何提高循環(huán)過(guò)程的效率。