Ngày 03 tháng 2022 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Năng lượng từ mặt trời hoặc gió phụ thuộc vào thời tiết và thiếu một cách hiệu quả để lưu trữ và vận chuyển. Các nhà khoa học từ Max-Planck-Institut für Eisenforschung và TU Eindhoven đang nghiên cứu sắt như một chất mang năng lượng khả dĩ. Ý tưởng là lưu trữ năng lượng dư thừa trong sắt và giải phóng nó thông qua quá trình đốt cháy sắt thành oxit sắt. Nhóm đang làm việc để hiểu các quy trình cơ bản và nâng cấp kỹ thuật này cho phù hợp với công nghiệp.
Bột sắt được đốt trong lò đốt quy mô công nghiệp, được sử dụng cho ứng dụng chất mang năng lượng bền vững. (Hình ảnh: Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) Thu được năng lượng bền vững từ gió, mặt trời và nước thường được biết đến và áp dụng. Tuy nhiên, các nguồn tái tạo phụ thuộc vào điều kiện môi trường: trong thời gian cao điểm của gió và mặt trời, năng lượng dư thừa được tạo ra cần thiết trong thời gian ít gió và nắng hơn. Nhưng làm thế nào để lưu trữ và vận chuyển năng lượng dư thừa này một cách hiệu quả? Cho đến nay, không có cách đáng tin cậy, an toàn và rẻ tiền nào được tìm thấy để lưu trữ một lượng năng lượng lớn trong một thùng chứa thể tích nhỏ. Giờ đây, các nhà khoa học từ Max-Planck-Institut für Eisenforschung và Đại học Công nghệ Eindhoven đã phân tích cách kim loại, đặc biệt là sắt, có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng và những thông số nào quyết định hiệu quả của việc lưu trữ và tái sử dụng. Họ đã công bố những phát hiện gần đây của họ trên tạp chí Tài liệu Acta (“Biến đổi pha và tiến hóa vi cấu trúc trong quá trình đốt cháy bột sắt”).
Năng lượng được lưu trữ trong khi khử oxit sắt thành sắt. Năng lượng được giải phóng trong khi đốt cháy sắt trở lại oxit sắt. Tối ưu hóa quá trình này có thể dẫn đến một vòng tuần hoàn đầy đủ, do đó lưu trữ năng lượng bền vững. (Hình ảnh: Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) Khi quặng sắt được khử thành sắt, rất nhiều năng lượng được lưu trữ một cách tự nhiên trong lượng sắt đã khử. Ý tưởng là lấy năng lượng này ra khỏi sắt bất cứ khi nào cần bằng cách oxy hóa sắt trở lại oxit sắt. Trong thời kỳ dư thừa năng lượng từ gió, mặt trời hoặc nước, quặng sắt này lại có thể được khử thành sắt và năng lượng được lưu trữ. Các nhà khoa học nói về quá trình đốt cháy khi mô tả quá trình đốt cháy, nghĩa là quá trình oxy hóa, sắt trở lại quặng sắt. Choisez và các đồng nghiệp của cô tại Max-Planck-Institut für Eisenforschung tập trung vào đặc tính của bột sắt sau khi khử và đốt bằng phương pháp mô phỏng và kính hiển vi tiên tiến để phân tích độ tinh khiết, hình thái, độ xốp và nhiệt động lực học của quá trình đốt. Cấu trúc vi mô thu được của bột sắt được đốt cháy có ý nghĩa quyết định đối với hiệu quả của quá trình khử tiếp theo và để xác định xem quá trình khử và đốt có hoàn toàn tuần hoàn hay không, nghĩa là không phải thêm năng lượng hoặc vật liệu bổ sung nào.
Bột sắt được đốt trong lò đốt quy mô công nghiệp, được sử dụng cho ứng dụng chất mang năng lượng bền vững. (Hình ảnh: Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) Thu được năng lượng bền vững từ gió, mặt trời và nước thường được biết đến và áp dụng. Tuy nhiên, các nguồn tái tạo phụ thuộc vào điều kiện môi trường: trong thời gian cao điểm của gió và mặt trời, năng lượng dư thừa được tạo ra cần thiết trong thời gian ít gió và nắng hơn. Nhưng làm thế nào để lưu trữ và vận chuyển năng lượng dư thừa này một cách hiệu quả? Cho đến nay, không có cách đáng tin cậy, an toàn và rẻ tiền nào được tìm thấy để lưu trữ một lượng năng lượng lớn trong một thùng chứa thể tích nhỏ. Giờ đây, các nhà khoa học từ Max-Planck-Institut für Eisenforschung và Đại học Công nghệ Eindhoven đã phân tích cách kim loại, đặc biệt là sắt, có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng và những thông số nào quyết định hiệu quả của việc lưu trữ và tái sử dụng. Họ đã công bố những phát hiện gần đây của họ trên tạp chí Tài liệu Acta (“Biến đổi pha và tiến hóa vi cấu trúc trong quá trình đốt cháy bột sắt”).
Tạo ra quá trình khử và đốt tuần hoàn
“Lưu trữ năng lượng trong kim loại và đốt cháy chúng để giải phóng năng lượng bất cứ khi nào cần thiết là một phương pháp đã được áp dụng trong công nghệ hàng không vũ trụ. Mục đích của chúng tôi là hiểu chính xác điều gì xảy ra ở cấp độ vi mô và nano trong quá trình khử và đốt cháy sắt cũng như cách thức tiến hóa của cấu trúc vi mô ảnh hưởng đến hiệu quả của quy trình. Ngoài ra, chúng tôi muốn tìm cách làm cho quy trình này tuần hoàn mà không làm thất thoát năng lượng hoặc vật liệu”, Laurine Choisez, người gần đây đã hoàn thành nghiên cứu sau tiến sĩ tại Max-Planck-Institut für EIsenforschung và là tác giả đầu tiên của ấn phẩm, giải thích.
Năng lượng được lưu trữ trong khi khử oxit sắt thành sắt. Năng lượng được giải phóng trong khi đốt cháy sắt trở lại oxit sắt. Tối ưu hóa quá trình này có thể dẫn đến một vòng tuần hoàn đầy đủ, do đó lưu trữ năng lượng bền vững. (Hình ảnh: Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) Khi quặng sắt được khử thành sắt, rất nhiều năng lượng được lưu trữ một cách tự nhiên trong lượng sắt đã khử. Ý tưởng là lấy năng lượng này ra khỏi sắt bất cứ khi nào cần bằng cách oxy hóa sắt trở lại oxit sắt. Trong thời kỳ dư thừa năng lượng từ gió, mặt trời hoặc nước, quặng sắt này lại có thể được khử thành sắt và năng lượng được lưu trữ. Các nhà khoa học nói về quá trình đốt cháy khi mô tả quá trình đốt cháy, nghĩa là quá trình oxy hóa, sắt trở lại quặng sắt. Choisez và các đồng nghiệp của cô tại Max-Planck-Institut für Eisenforschung tập trung vào đặc tính của bột sắt sau khi khử và đốt bằng phương pháp mô phỏng và kính hiển vi tiên tiến để phân tích độ tinh khiết, hình thái, độ xốp và nhiệt động lực học của quá trình đốt. Cấu trúc vi mô thu được của bột sắt được đốt cháy có ý nghĩa quyết định đối với hiệu quả của quá trình khử tiếp theo và để xác định xem quá trình khử và đốt có hoàn toàn tuần hoàn hay không, nghĩa là không phải thêm năng lượng hoặc vật liệu bổ sung nào.
Nâng cấp cho sử dụng công nghiệp
Các nhà khoa học trình bày hai con đường đốt cháy, một con đường được hỗ trợ bởi ngọn lửa thử nghiệm propan và một con đường tự duy trì trong đó nhiên liệu duy nhất được sử dụng là bột sắt, đồng thời chỉ ra cách con đường đốt cháy ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô của sắt được đốt cháy. Niek E. van Rooij, nhà nghiên cứu tiến sĩ thuộc nhóm Công nghệ đốt của Đại học Công nghệ Eindhoven giải thích: “Chúng tôi hiện đang nâng cấp các bước giảm thiểu và đốt cháy lên mức phù hợp với công nghiệp để xác định các thông số chính xác như nhiệt độ và kích thước hạt cần thiết”. và đồng tác giả của ấn phẩm. Nghiên cứu gần đây cho thấy việc sử dụng kim loại để lưu trữ năng lượng là khả thi. Các nghiên cứu trong tương lai hiện sẽ phân tích cách tăng tính tuần hoàn của quy trình, vì kích thước của một số hạt được đốt cháy giảm so với kích thước ban đầu của chúng do bay hơi một phần sắt, vụ nổ vi mô và/hoặc đứt gãy một số hạt oxit sắt.- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến thức. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=61960.php
