Учёные из Орегонского университета в США представили инновационный метод электрохимического производства железа, который может стать альтернативой традиционным способам. Эта технология предполагает пропускание электрического тока через жидкость, богатую материалами с высоким содержанием железа, что позволяет избежать необходимости высоких температур.
Об этом сообщает ProIT
Новый подход имеет потенциал существенно сократить выбросы вредных веществ, в частности парниковых газов, диоксида серы и твердых частиц. Команда учёных, возглавляемая Полом Кемплером, продемонстрировала, что твердые частицы оксида железа можно преобразовать в чистое железо в растворе гидроксида натрия при относительно низких температурах, около 80-90°C.
Вызовы в использовании природных железных руд
Однако природные железные руды, как оказалось, имеют высокую плотность и содержат многочисленные примеси, что усложняет их использование для этого метода. Для решения этой проблемы Кемплер вместе с коллегами, включая Анастасию Коновалову и Эндрю Голдмана, начали исследовать альтернативные материалы, похожие на железную руду, которые могут быть использованы в этом экологическом процессе.
Учёные подготовили частицы оксида железа с большой площадью поверхности и внутренними порами для изучения влияния их формы и размера на электрохимические реакции. Они уменьшили ширину некоторых частиц до микрометровой, чтобы имитировать природные железные руды, включая лишь незначительные примеси, такие как углерод и барий.
Потенциал новой технологии
В процессе экспериментов плотные оксиды железа успешно восстанавливались до чистого железа при плотности электрического тока 50 миллиампер на квадратный сантиметр. Более пористые частицы с большой площадью поверхности обеспечили лучшие результаты по сравнению с менее пористыми минералами, такими как гематит.
Исследователи оценивают, что стоимость их электрохимического метода производства железа при использовании тока в 50 миллиампер может составлять менее 600 долларов за метрическую тонну, что совпадает с себестоимостью традиционных технологий. Также было установлено, что можно достичь значительно более высоких плотностей тока до 600 миллиампер на квадратный сантиметр, однако для этого необходимы дальнейшие достижения в проектировании электрохимических ячеек.
«Результаты исследования были опубликованы в журнале ACS Energy Letters».