03 de diciembre de 2022 (Noticias de Nanowerk) La energía del sol o del viento depende del clima y carece de una forma eficiente de almacenarla y transportarla. Los científicos del Max-Planck-Institut für Eisenforschung y TU Eindhoven están investigando el hierro como posible portador de energía. La idea es almacenar el exceso de energía en hierro y liberarlo a través de la combustión del hierro en óxido de hierro. El equipo está trabajando para comprender los procesos subyacentes y mejorar la técnica a la relevancia industrial.
Polvo de hierro quemado en un quemador a escala industrial, utilizado para la aplicación de portador de energía sostenible. (Imagen: Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) La obtención de energía sostenible a partir del viento, la energía solar y el agua es comúnmente conocida y aplicada. Sin embargo, las fuentes renovables dependen de las condiciones ambientales: en las horas punta de viento y sol, se produce un exceso de energía que se necesita en las horas de menos viento y sol. Pero, ¿cómo almacenar y transportar este exceso de energía de manera eficiente? Hasta el momento, no se ha encontrado una forma fiable, segura y económica de almacenar una gran cantidad de energía en un contenedor de pequeño volumen. Ahora, científicos del Max-Planck-Institut für Eisenforschung y la Universidad Tecnológica de Eindhoven analizaron cómo los metales, en particular el hierro, pueden usarse para el almacenamiento de energía y qué parámetros determinan la eficiencia del almacenamiento y la reutilización. Publicaron sus hallazgos recientes en la revista Acta Materialía (“Transformaciones de fase y evolución de la microestructura durante la combustión del polvo de hierro”).
La energía se almacena mientras se reduce el óxido de hierro a hierro. La energía se libera mientras se quema el hierro de nuevo a óxido de hierro. La optimización de este proceso podría conducir a un almacenamiento de energía completamente circular y, por lo tanto, sostenible. (Imagen: Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) Cuando los minerales de hierro se reducen a hierro, se almacena naturalmente mucha energía en el hierro reducido. La idea es sacar esta energía del hierro cuando sea necesario oxidando el hierro de nuevo a óxido de hierro. En tiempos de exceso de energía del viento, el sol o el agua, este mineral de hierro podría reducirse nuevamente a hierro y la energía almacenada. Los científicos hablan de combustión cuando describen la quema, es decir, la oxidación, del hierro para convertirlo en mineral de hierro. Choisez y sus colegas del Max-Planck-Institut für Eisenforschung se centraron en la caracterización de los polvos de hierro después de la reducción y la combustión utilizando métodos avanzados de microscopía y simulación para analizar la pureza, la morfología, la porosidad y la termodinámica del proceso de combustión. La microestructura obtenida de los polvos de hierro quemados es determinante para la eficiencia del siguiente proceso de reducción, y para determinar si el proceso de reducción y combustión es totalmente circular, es decir, que no es necesario añadir energía ni material adicional.
Polvo de hierro quemado en un quemador a escala industrial, utilizado para la aplicación de portador de energía sostenible. (Imagen: Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) La obtención de energía sostenible a partir del viento, la energía solar y el agua es comúnmente conocida y aplicada. Sin embargo, las fuentes renovables dependen de las condiciones ambientales: en las horas punta de viento y sol, se produce un exceso de energía que se necesita en las horas de menos viento y sol. Pero, ¿cómo almacenar y transportar este exceso de energía de manera eficiente? Hasta el momento, no se ha encontrado una forma fiable, segura y económica de almacenar una gran cantidad de energía en un contenedor de pequeño volumen. Ahora, científicos del Max-Planck-Institut für Eisenforschung y la Universidad Tecnológica de Eindhoven analizaron cómo los metales, en particular el hierro, pueden usarse para el almacenamiento de energía y qué parámetros determinan la eficiencia del almacenamiento y la reutilización. Publicaron sus hallazgos recientes en la revista Acta Materialía (“Transformaciones de fase y evolución de la microestructura durante la combustión del polvo de hierro”).
Creación de un proceso circular de reducción y combustión.
“Almacenar energía en metales y quemarlos para liberar energía cuando sea necesario es un método que ya se aplica en la tecnología aeroespacial. Nuestro objetivo era comprender qué sucede exactamente a micro y nanoescala durante la reducción y combustión del hierro y cómo la evolución de la microestructura influye en la eficiencia del proceso. Además, queríamos encontrar cómo hacer este proceso circular sin pérdidas de energía o material”, explica Laurine Choisez, quien recientemente terminó su investigación postdoctoral en el Max-Planck-Institut für EIsenforschung y es la primera autora de la publicación.
La energía se almacena mientras se reduce el óxido de hierro a hierro. La energía se libera mientras se quema el hierro de nuevo a óxido de hierro. La optimización de este proceso podría conducir a un almacenamiento de energía completamente circular y, por lo tanto, sostenible. (Imagen: Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) Cuando los minerales de hierro se reducen a hierro, se almacena naturalmente mucha energía en el hierro reducido. La idea es sacar esta energía del hierro cuando sea necesario oxidando el hierro de nuevo a óxido de hierro. En tiempos de exceso de energía del viento, el sol o el agua, este mineral de hierro podría reducirse nuevamente a hierro y la energía almacenada. Los científicos hablan de combustión cuando describen la quema, es decir, la oxidación, del hierro para convertirlo en mineral de hierro. Choisez y sus colegas del Max-Planck-Institut für Eisenforschung se centraron en la caracterización de los polvos de hierro después de la reducción y la combustión utilizando métodos avanzados de microscopía y simulación para analizar la pureza, la morfología, la porosidad y la termodinámica del proceso de combustión. La microestructura obtenida de los polvos de hierro quemados es determinante para la eficiencia del siguiente proceso de reducción, y para determinar si el proceso de reducción y combustión es totalmente circular, es decir, que no es necesario añadir energía ni material adicional.
Ampliación para uso industrial
Los científicos presentan dos vías de combustión, una sustentada por una llama piloto de propano y otra autosostenida en la que el único combustible utilizado es el polvo de hierro, y muestran cómo la vía de combustión influye en la microestructura del hierro quemado. "Actualmente estamos ampliando los pasos de reducción y combustión a un nivel industrial relevante para determinar los parámetros exactos que se necesitan, como la temperatura y el tamaño de las partículas", explica Niek E. van Rooij, investigador doctoral en el grupo de Tecnología de Combustión de la Universidad Tecnológica de Eindhoven. y coautor de la publicación. El estudio reciente mostró que el uso de metales para almacenar energía es factible. Los estudios futuros ahora analizarán cómo aumentar la circularidad del proceso, ya que el tamaño de algunas partículas quemadas se reduce en comparación con su tamaño original debido a la evaporación parcial del hierro, las microexplosiones y/o la fractura de algunas partículas de óxido de hierro.- Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
- Platoblockchain. Inteligencia del Metaverso Web3. Conocimiento amplificado. Accede Aquí.
- Fuente: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=61960.php
