Дослідники досліджували, як пори твердої речовини змінюють спосіб її хімічної реакції з іншими речовинами. У результаті виробництво сталі може стати більш екологічним.
Використання водню є потенційно більш екологічним у порівнянні зі стандартною процедурою з використанням вуглецю як реагенту. Однак, щоб ця зміна була реалізована в промислових масштабах, необхідно подолати низку перешкод. Одна з проблем полягає в тому, що одна з реакцій, необхідних для виробництва сталі з водню, є моторошно повільною. Сюян Чжоу з Інституту дослідження заліза Макса Планка в Німеччині та його колеги нарешті виявили першопричину цієї повільності та запропонували рішення.
Оксид заліза поєднується з іншою речовиною в окисно-відновній реакції (реакція обміну електронами), утворюючи побічний продукт оксиду, наприклад вуглекислий газ або воду, залежно від того, чи є сталь і реагент вуглецем чи воднем. Чжоу та його колеги знали, що видалення атомів кисню під час цього процесу залишає пори в оксиді заліза розміром від нанометрів до мікронів. Вони виявили, що коли реагентом є водень, вода, що потрапила в ці пори, може фактично повторно окислити залізо (видалити електрони), уповільнити загальну реакцію та повернути назад процес відновлення (додавання електронів), необхідний для виробництва сталі.
Група пропонує контрзахід проти цього уповільнюючого ефекту. Якщо пори з’єднані достатньо, щоб утворити канали, вода матиме шанс просочитися з матеріалу, перш ніж він знову окислиться. За словами Чжоу, група повинна мати можливість виробляти необхідну морфологію пор шляхом регулювання температури, тиску та інших змінних реакції.
За словами Чжоу, виробництво сталі в даний час сприяє 7-9% світових викидів вуглекислого газу, тому розробка альтернативної стратегії має вирішальне значення для скорочення викидів парникових газів і боротьби зі зміною клімату.
Джерело: physics.aps.org/articles/v16/s57
Günceleme: 20/04/2023 13:49