Oregonas universitātes zinātnieki ASV piedāvāja elektroķīmiskās dzelzs ražošanas tehnoloģiju kā alternatīvu tradicionālajām metodēm.
Jaunā pieeja, kurā elektriskā strāva tiek caurlaista caur šķidrumu, kas ir bagāts ar materiāliem ar augstu dzelzs saturu, neprasa augstas temperatūras un spēj būtiski samazināt kaitīgos izmešus, ieskaitot siltumnīcefekta gāzes, sēra dioksīdu un cietās daļiņas. Pols Kemplers un viņa komanda pierādīja, ka dzelzs oksīda daļiņas var tikt atjaunotas līdz tīrai dzelzij nātrija hidroksīda šķīdumā pie salīdzinoši zemām temperatūrām, apmēram 80-90°C.
Tomēr dabīgajām rūdām bieži ir augsta blīvuma, nevienādība un daudzas piemaisījumu, tāpēc tās nav ļoti piemērotas šādai dzelzs ieguvei.
Lai risinātu šo problēmu, Kemplers un viņa komanda kopā ar pētniekiem Anastasiju Konovalovu un Endrjū Goldmenu sāka pētīt materiālu veidus, kas līdzīgi dzelzs rūdai, kas varētu veicināt ekoloģiski tīro dzelzs ražošanas procesu paplašināšanos. Pētnieki sākotnēji izveidoja dzelzs oksīda daļiņas ar lielu virsmas platību, iekšējām atverēm un saistošajām dobumiem, lai izpētītu, kā nanomērogā to formas un izmērs varētu ietekmēt elektroķīmisko reakciju gaitu.
Pēc tam dažas no šīm daļiņām tika samazinātas līdz mikrometra mērogam, lai imitētu dabisko dzelzs rūdu morfoloģiju. Šajās daļiņās bija tikai dažas pēdas piemaisījumu, piemēram, oglekļa un bārija. Zinātnieki izstrādāja specializētu katodu, lai ekstrahētu tīru dzelzi no nātrija hidroksīda šķīduma, kurā tika atrastas dzelzs oksīda daļiņas pēc strāvas plūsmas caur šķidrumu.
Eksperimentu gaitā blīvās dzelzs oksīdi tika atjaunoti un pārvērsti tīrā dzelzī, pie elektriskās strāvas blīvuma 50 miliamperi uz kvadrātcentimetru. Vairāk nevienādās daļiņas ar lielāku porainību un virsmas platību palīdzēja efektīvāk iegūt tīru dzelzi nekā tās, kas veidotas kā mazāk porainie dabīgās dzelzs minerāli, piemēram, hematīti.
Pēc pētnieku aplēsēm, izmantojot 50 miliamperu strāvas blīvumu, viņu elektroķīmiskais dzelzs ražošanas process varētu izmaksāt mazāk par 600 dolāriem par metrisko tonnu vai 60 centiem par kilogramu, kas ir līdzvērtīgs tradicionālo dzelzs ražošanas metožu izmaksām. Pētījumi parādīja, ka ievērojami augstākas strāvas blīvumi līdz 600 miliamperiem uz kvadrātcentimetru, kas salīdzināmi ar rūpnieciskās elektrolīzes šūnās lietotajiem, var tikt sasniegti, izmantojot nanomērogā porainas daļiņas. Tomēr nepieciešami turpmāki sasniegumi elektroķīmisko šūnu izstrādē un metodēs, lai padarītu sākotnējo oksīda izejmateriālu poraināku, pirms šī tehnoloģija iegūs komerciālu lietojumu.
Pētījuma rezultāti tika publicēti žurnālā ACS Energy Letters
Avots: SciTechDaily
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra