El polvo de hierro podría ser un combustible libre de emisiones en el futuro

Las fuentes renovables dependen de las condiciones ambientales: cuando hay más viento y sol, se produce un excedente de energía que se necesita cuando hay menos viento y sol. Pero, ¿cómo se puede almacenar y transportar eficientemente este exceso de energía?

No se ha encontrado todavía no existe una forma confiable, segura y económica de almacenar una gran cantidad de energía en un contenedor de pequeño volumen. Ahora los científicos de la Instituto Max Planck para la Investigación del Hierro (MPIE) y desde el Universidad Técnica de Eindhoven han analizado cómo se pueden utilizar los metales, especialmente el hierro, para el almacenamiento de energía y qué parámetros determinan la eficiencia del almacenamiento y la reutilización.

Ciclo de reducción y combustión.

Almacenar energía en metales y quemarlos para liberar la energía cuando sea necesario es un método que ya se utiliza en la ingeniería aeroespacial.

La idea es extraer 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 almacenar la energía.

Los científicos hablan de combustión cuando describen la «quema», es decir, la oxidación del hierro a mineral de hierro. Choisez y sus colegas de MPIE 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 del polvo.

La microestructura obtenida de los polvos de hierro cocidos es crucial para la eficiencia del proceso de reducción posterior y para que el proceso de reducción y combustión sea completamente circular, es decir, no se debe agregar energía o material adicional.

polvo metalico

La energía se almacena mientras que el óxido de hierro se reduce a hierro.. Cuando se quema el hierro, se libera energía para convertirlo en óxido de hierro. Optimizar este proceso podría conducir a un almacenamiento de energía completamente circular y, por lo tanto, sostenible.

científicos presentes Combustión bidireccionaluno asistido por llama piloto de propano y otro autónomo, en el que el único combustible utilizado es polvo de hierro, y muestran cómo la vía de combustión afecta a la microestructura del hierro cocido.

El estudio actual ha demostrado que el uso de metales para el almacenamiento de energía es factible. Los estudios futuros ahora investigarán cómo se puede aumentar la circularidad del proceso a medida que el tamaño de algunas partículas quemadas disminuye en comparación con su tamaño original debido a la evaporación parcial de hierro, microexplosiones y/o rotura de algunas partículas de óxido de hierro.

Gracias al polvo de hierro «reutilizable», 500 hogares holandeses ya se calientan con un sistema similar.

Más información: Laurine Choisez et al, Transformaciones de fase y evolución de la microestructura durante la combustión de polvo de hierro, Revista de materiales (2022). DOI: 10.1016/j.actamat.2022.118261

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