Qu’est-ce qui fait impediment à un acier sturdy ?

L. a. manufacturing d’acier est à l’origine d’un nombre surprenant de 8 % du overall actuel des gaz à effet de serre. L. a. majeure partie provient de l. a. transformation du minerai de fer en fer fondu. Habituellement, cela signifie avec du charbon de bois. D’un autre côté, l’hydrogène propre, qui ne produit que de l’eau natural comme sous-produit, représente une choice beaucoup plus sturdy et aurait probablement été adopté il y a longtemps sans les défis tactics qui favorisent encore le charbon.

Les ingénieurs souhaitent modifier ce calcul. Récemment, Leora Dresselhaus-Marais de l’Université de Stanford et une équipe multi-institutionnelle de collègues ont révélé que les plus petites nanoparticules présentes dans le minerai de fer sont à l’origine de ces défis tactics. Ils affirment que cette découverte pourrait ouvrir l. a. voie à des réacteurs « en acier vert » à base d’hydrogène.

“L. a. manufacturing d’acier à base d’hydrogène devient moins efficace avec le temps, contrairement aux centrales au charbon, mais personne ne comprend exactement pourquoi”, déclare Dresselhaus Marais, professeur adjoint de science et d’ingénierie des matériaux, à propos de l’étude publiée. dans Actes de l’Académie nationale des sciences (Avec des gens). “Notre objectif ici était d’établir les principes scientifiques qui régissent les performances des réacteurs afin d’améliorer les réacteurs existants, ou peut-être d’envisager de nouveaux réacteurs plus propres à l’avenir.”

L. a. bénédiction du rasage

Le processus de fouettage est bien connu, mais mal compris pour une multitude de raisons. Dans les réacteurs, sous l. a. chaleur élevée de l. a. réaction de l’hydrogène, explique Dresselhaus-Marais, les nanoparticules toujours présentes dans les minerais s’auto-assemblent pour former des constructions allongées ressemblant à des filaments qui obstruent les réacteurs et réduisent leur efficacité au fil du temps. En fin de compte, cela conduit à l. a. défaillance du réacteur, retardant ainsi l. a. manufacturing d’acier à base d’hydrogène.

Dresselhaus-Marais et son équipe ont décidé de résoudre le problème. Ils ont démontré le rôle a very powerful que jouent les nanoparticules dans le scintillement. Ces minuscules copeaux, ou « fines », comme on les appelle, sont dispersés dans l. a. poussière de minerai de fer et sont produits pendant le traitement et le shipping du minerai sous forme de boulettes de minerai de fer plus grosses, à l’échelle millimétrique, frottées ensemble. Les fines particules peuvent être environ cent à cent mille fois plus petites que les granulés moyens.

L. a. fabrication du fer est un processus en plusieurs étapes dans lequel le minerai de fer (hématite, Fe₂Hé₃) est d’abord oxydé en magnétite (Fe₃Hé₄) puis à un matériau intermédiaire appelé wüstite (Fe_1-SO) avant d’être raffiné en fer pur (Fe) adapté à l. a. fabrication de l’acier.

L’équipe révèle que l’étape difficile consiste à passer de l. a. wustite au fer pur. Les chercheurs ont découvert et décrit avec précision pour l. a. première fois remark l. a. wustite se transforme en fer à l’aide de méthodes avancées de microscopie électronique et de diffusion des rayons X.

Simplifiez le processus

Des études antérieures sur le fouettage n’ont porté que sur des granulés de taille millimétrique, ignorant le rôle que jouent les fines particules dans le processus de fouettage. Mais ce sont précisément ces petites molécules qui sont les plus importantes. À certaines températures, ils se collent pour former des filaments qui obstruent les réacteurs et provoquent des pannes.

“Il s’avère que l’acier est l’une des plus grandes industries de nanoparticules”, explique Dresselhaus-Marais. “Nous espérons que l’industrie pourra désormais exploiter les opportunités de l. a. nanochimie pour mieux contrôler le processus de réduction de l’hydrogène et éviter ou éliminer le scintillement.”

Ces résultats ont des implications importantes pour l’avenir de l’acier vert. Plus précisément, Dresselhaus-Marais a montré que l. a. voie de réaction est fondamentalement différente pour les nanoparticules que pour les particules plus grosses, et que des battements peuvent se produire uniquement entre des amas de nanoparticules, même lorsqu’elles n’ont pas de grosses particules auxquelles adhérer.

“Nous suggérons qu’il serait préférable de sauter l’étape de l. a. wustite et de passer directement de l. a. magnétite au fer pur, mais c’est plus facile à dire qu’à faire”, dit-elle. “Cependant, ces nouvelles idées pourraient ouvrir l’industrie sidérurgique à des matières premières non conventionnelles mais prometteuses, allant peut-être même au-delà de l. a. granulation, pour concevoir et optimiser de nouveaux procédés d’acier vert pour l’avenir.”