A obtenção de energia sustentável a partir do vento, solar e água é comumente conhecida e aplicada. No entanto, as fontes renováveis ​​dependem das condições ambientais:em horários de pico de vento e sol, produz-se o excesso de energia necessária em tempos de menos vento e sol. Mas como armazenar e transportar esse excesso de energia de forma eficiente?
Até agora, nenhuma maneira confiável, segura e barata foi encontrada para armazenar uma grande quantidade de energia em um recipiente de pequeno volume. Agora, cientistas do Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) e da Universidade de Tecnologia de Eindhoven analisaram como os metais, principalmente o ferro, podem ser usados ​​para armazenamento de energia e quais parâmetros determinam a eficiência do armazenamento e reutilização. Eles publicaram suas recentes descobertas na revista Acta Materialia .

Criando um processo circular de redução e combustão

"Armazenar energia em metais e queimá-los para liberar a energia sempre que necessário é um método já aplicado na tecnologia aeroespacial. Nosso objetivo foi entender o que exatamente acontece em micro e nanoescala durante a redução e combustão do ferro e como a evolução da microestrutura influencia Além disso, queríamos descobrir como tornar esse processo circular sem perdas de energia ou material", explica a Dra. Laurine Choisez, que recentemente concluiu sua pesquisa de pós-doutorado no MPIE e primeira autora da publicação.

Quando os minérios de ferro são reduzidos a ferro, muita energia é naturalmente armazenada no ferro reduzido. A ideia é retirar essa energia do ferro sempre que necessário, oxidando o ferro de volta a óxido de ferro. Em tempos de excesso de energia do vento, do sol ou da água, esse minério de ferro pode ser novamente reduzido a ferro e a energia armazenada.

Os cientistas falam de combustão ao descrever a "queima", que significa oxidação, do ferro de volta ao minério de ferro. Choisez e seus colegas da MPIE focaram na caracterização dos pós de ferro após redução e combustão usando microscopia avançada e métodos de simulação para analisar a pureza do pó, morfologia, porosidade e termodinâmica do processo de combustão.

A microestrutura obtida dos pós de ferro queimados é decisiva para a eficiência do processo de redução seguinte e para determinar se o processo de redução e combustão é totalmente circular, o que significa que nenhuma energia ou material adicional deve ser adicionado.

Upscaling para uso industrial

Os cientistas apresentam duas vias de combustão, uma sustentada por uma chama piloto de propano e outra autossustentável em que o único combustível utilizado é o pó de ferro, e mostram como a via de combustão influencia a microestrutura do ferro queimado.

"Atualmente, estamos aprimorando as etapas de redução e combustão para um nível industrial relevante, determinando os parâmetros exatos, como temperatura e tamanho de partícula, que são necessários", explica Niek E. van Rooij, pesquisador de doutorado no grupo de Tecnologia de Combustão da Universidade de Tecnologia de Eindhoven. e coautor da publicação.

O estudo recente mostrou que o uso de metais para armazenar energia é viável. Estudos futuros agora analisarão como aumentar a circularidade do processo, pois o tamanho de algumas partículas queimadas é diminuído em relação ao seu tamanho original devido à evaporação parcial do ferro, micro-explosões e/ou fratura de algumas partículas de óxido de ferro. + Explorar mais

Usando metais como combustível