Yüksek fırınsız çelik üretimi için karbondan arındırılmış üretime yönelik uygun maliyetli bir yöntem geliştirecek merkez.

Çeliğin herkesin hayatı ve ekonomimiz üzerinde büyük etkisi var. Arabalar, kamyonlar, uçaklar, binalar ve daha fazlası için çok önemlidir. Ancak üretim sürecinde önemli bir sorun var. Küresel olarak sanayi sektöründen kaynaklanan sera gazı emisyonlarının büyük bir yüzdesinden sorumludur.

ABD Enerji Bakanlığı (DOE) geçtiğimiz günlerde DOE'nin Argonne Ulusal Laboratuvarı'nın Elektrosentezle Çelik Elektrifikasyonu için çok kurumlu Merkezi (C-STEEL) yönetmesi için dört yıl içinde 19 milyon dolar fon sağlayacağını duyurdu. Merkezin görevi, çelik üretiminde yüksek fırınların yerini alacak ve sera gazı emisyonlarını %85 oranında azaltacak yenilikçi ve düşük maliyetli bir süreç geliştirmektir.

C-STEEL direktörü ve Argonne grup lideri ve malzeme bilimcisi Brian Ingram, "Başarılı olması durumunda yüksek ödülü olan büyük bir hedef" dedi.

C-STEEL, DOE'nin endüstriyel ısıtmanın enerji yoğun sürecinden kaynaklanan emisyonları önemli ölçüde azaltmayı amaçlayan Endüstriyel Isı Enerjisi Earthshot girişiminin önemli bir projesidir. Merkezin ortakları arasında Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı, Case Western Reserve Üniversitesi, Northern Illinois Üniversitesi, Purdue University Northwest ve Illinois Chicago Üniversitesi bulunmaktadır.

"Mevcut çelik üretimi yüksek fırınlardan yoğun ısı gerektirirken, elektrodepozisyon sürecimiz çok az ısı girdisine veya hatta hiç ısı girdisine ihtiyaç duymayacak." — Brian Ingram, C-STEEL yöneticisi ve Argonne grup lideri ve malzeme bilimcisi

Çelik üretiminde enerji açısından en yoğun adım, yüksek fırınlar kullanılarak demir cevherinin saflaştırılmış demir metaline veya demir alaşımlarına dönüştürülmesini içerir. Bu, patlayan bir yanardağdan daha sıcak olan 2500 ila 2700 Fahrenheit derecelik sıcaklıkları gerektirir. Merkezin hedefi, bu ısı talebini esasen ortadan kaldıracak ve 85 yılına kadar sera gazı emisyonlarında %2035'lik bir azalma sağlayacak bir süreç geliştirmektir.

Ingram, "Mevcut çelik üretimi yüksek fırınlardan yoğun ısı gerektirirken, elektrodepozisyon sürecimiz çok az ısı girdisine veya hatta hiç ısı girdisine ihtiyaç duymayacak" dedi. ​"Aynı zamanda uygun maliyetli olacak ve endüstriyel ölçekli operasyonlara uyarlanabilir. "

Elektrobiriktirme işlemi, demir cevherinin bir çözelti içinde çözülmesini ve çelik üretimi için kullanılabilir bir demir metali veya alaşımının çökelmesini sağlayan bir reaksiyonu başlatmak için elektrik kullanılmasını içerir. Çözüm, pillerde bulunanlara benzer bir sıvı elektrolittir.

Ingram, "Argonne liderliğindeki Ortak Enerji Depolama Araştırma Merkezi tarafından yapılan çalışmalardan farklı akü elektrolitleri hakkında edindiğimiz muazzam bilgi tabanını geliştireceğiz" dedi.

Projenin üç ayağı var. Bunlardan ikisi elektrokaplama için farklı süreçleri araştıracak. Bir proses, su bazlı elektrolitler kullanılarak oda sıcaklığında çalışacaktır. Diğeri tuz bazlı bir elektrolit kullanacak ve mevcut yüksek fırınların 1800 ila 2000 Fahrenheit derece altındaki sıcaklıklarda çalışacak. Bu işlem için gereken enerji, yenilenebilir enerji kaynaklarından veya bir nükleer reaktörden gelen atık ısıdan sağlanabilecek kadar düşüktür.

Üçüncü adım ise her sürecin atomik seviyede anlaşılmasına odaklanacak. Bu hamlenin amacı, metal ürünlerin hem yapısı hem de bileşimi üzerinde hassas kontrol uygulamak, böylece bunların çelik üretiminin mevcut alt süreçlerine dahil edilebilmesini sağlamaktır.

Her bir hamle, elektrolit tasarımına birleşik bir yaklaşım sağlamak için yapay zeka tabanlı bir platform içerecek. Bu amaçla C-STEEL, biri Argonne'da, diğeri Oak Ridge'de bulunan iki Liderlik Bilgi İşlem Tesisinin birinci sınıf bilgi işlem kaynaklarından yararlanacak. Her ikisi de DOE Bilim Ofisi kullanıcı olanaklarıdır.

C-STEEL ayrıca Argonne'daki diğer iki DOE kullanıcı tesisinin, Gelişmiş Foton Kaynağı ve Nano Ölçekli Malzemeler Merkezi'nin malzeme karakterizasyon yeteneklerinden de yararlanacak.

Ingram, "Merkezin bir diğer önemli parçası da ortak üniversitelerden birinin azınlıklara hizmet veren bir kurum olan Illinois Chicago Üniversitesi olmasıdır" dedi. ​"Onların katılımı ve diğer eylemleri aracılığıyla, araştırma çabalarımıza katkıda bulunacak çeşitliliğe sahip bir ekip oluşturacağız. " C-STEEL ayrıca gelecek nesil bilim adamlarını heyecanlandırmak için öğrencilere ve doktora sonrası araştırmacılara yönelik sosyal yardım girişimleri, mentorluk programları ve kariyer geliştirme fırsatları uygulamayı planlıyor.

Bu araştırma, DOE Temel Enerji Bilimleri Ofisi ve DOE İleri Bilimsel Hesaplama Araştırma programı tarafından finanse edilmektedir.

Argonne'un Nano Ölçekli Malzemeler Merkezi Hakkında
Nano Ölçekli Malzemeler Merkezi, DOE Bilim Ofisi tarafından desteklenen nano ölçekte disiplinlerarası araştırmalar için önde gelen ulusal kullanıcı tesisleri olan beş DOE Nano Ölçekli Bilim Araştırma Merkezi'nden biridir. NSRC'ler, araştırmacılara nano ölçekli malzemeleri üretmek, işlemek, karakterize etmek ve modellemek için en son teknolojiye sahip yetenekler sağlayan bir dizi tamamlayıcı tesis içerir ve Ulusal Nanoteknoloji Girişimi'nin en büyük altyapı yatırımını oluşturur. NSRC'ler DOE'nin Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge, Sandia ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarlarında bulunmaktadır. DOE NSRC'leri hakkında daha fazla bilgi için lütfen https://​sci​ence​.osti​.gov/​U​s​e​r​-​F​a​c​i​l​i​t​ adresini ziyaret edin. i​e​s​/​U​s​er​​-​F​a​c​i​l​i​t​i​e​s​-​a​t​-​a​- Bir bakış.

Argonne Liderlik Bilgi İşlem Tesisi geniş bir disiplin yelpazesinde temel keşif ve anlayışı ilerletmek için bilim ve mühendislik camiasına süper bilgi işlem yetenekleri sağlar. ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE'nin) Bilim Ofisi, İleri Bilimsel Bilgi İşlem Araştırması (ASCR) programı tarafından desteklenen ALCF, ülkedeki açık bilime adanmış iki DOE Liderlik Bilgi İşlem Tesisinden biridir.

Gelişmiş Foton Kaynağı Hakkında

ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi'nin Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndaki Gelişmiş Foton Kaynağı (APS), dünyanın en verimli X-ışını ışık kaynağı tesislerinden biridir. APS, malzeme bilimi, kimya, yoğun madde fiziği, yaşam ve çevre bilimleri ve uygulamalı araştırma alanlarından oluşan çeşitli araştırmacı topluluğuna yüksek parlaklıkta X-ışını ışınları sağlar. Bu X-ışınları, malzemelerin ve biyolojik yapıların araştırılması için idealdir; element dağılımı; kimyasal, manyetik, elektronik durumlar; ülkemizin ekonomik, teknolojik ve fiziksel refahının temeli olan akülerden yakıt enjektör spreylerine kadar teknolojik açıdan önemli çok çeşitli mühendislik sistemleri. Her yıl 5,000'den fazla araştırmacı, etkileyici keşiflerin ayrıntılarını içeren 2,000'den fazla yayın üretmek ve diğer X-ışını ışık kaynağı araştırma tesislerinin kullanıcılarından daha fazla hayati biyolojik protein yapısını çözmek için APS'yi kullanıyor. APS bilim adamları ve mühendisleri, ilerleyen hızlandırıcı ve ışık kaynağı operasyonlarının kalbinde yer alan teknolojide yenilik yapıyor. Bu, araştırmacılar tarafından takdir edilen aşırı parlaklıkta X-ışınları üreten yerleştirme cihazlarını, X-ışınlarını birkaç nanometreye odaklayan lensleri, X-ışınlarının incelenen numunelerle etkileşimini en üst düzeye çıkaran enstrümantasyonu ve toplayıp toplayan yazılımı içerir. APS'deki keşif araştırmalarından kaynaklanan büyük miktarda veriyi yönetir.

Bu araştırmada, DE-AC02-06CH11357 sayılı Sözleşme kapsamında Argonne Ulusal Laboratuvarı tarafından DOE Bilim Ofisi için işletilen bir ABD DOE Bilim Ofisi Kullanıcı Tesisi olan Advanced Photon Source'un kaynakları kullanılmıştır.

Argonne National Laboratory Bilim ve teknolojideki acil ulusal sorunlara çözüm arar. Ülkenin ilk ulusal laboratuvarı olan Argonne, hemen hemen her bilimsel disiplinde öncü temel ve uygulamalı bilimsel araştırmalar yürütmektedir. Argonne araştırmacıları yüzlerce şirketten, üniversiteden ve federal, eyalet ve belediye kurumlarından araştırmacılarla yakın işbirliği içinde çalışarak onların belirli sorunlarını çözmelerine, Amerika'nın bilimsel liderliğini ilerletmelerine ve ülkeyi daha iyi bir geleceğe hazırlamalarına yardımcı olur. 60'tan fazla ülkeden çalışanı bulunan Argonne, ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi adına UChicago Argonne, LLC tarafından yönetilmektedir.

ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi Amerika Birleşik Devletleri'nde fizik bilimlerindeki temel araştırmaların en büyük destekçisidir ve zamanımızın en acil zorluklarından bazılarını çözmek için çalışmaktadır. Daha fazla bilgi için https://ener​gy.gov/​s​c​ience adresini ziyaret edin.