Teadlased uurisid, kuidas tahke aine poorid muudavad selle keemilise reaktsiooni teiste ainetega. Selle tulemusena võib terase tootmine muutuda keskkonnasõbralikumaks.
Vesiniku kasutamine on potentsiaalselt keskkonnasõbralikum, võrreldes standardmenetlusega, milles kasutatakse reagendina süsinikku. Selle muudatuse elluviimiseks tööstuslikus mastaabis tuleb aga ületada mitmeid takistusi. Üks probleeme on see, et üks vesinikust terase valmistamiseks vajalikest reaktsioonidest on hirmuäratavalt aeglane. Xuyang Zhou Saksamaa Max Plancki rauauuringute instituudist ja tema kolleegid on lõpuks tuvastanud selle aegluse algpõhjuse ja pakkunud välja lahenduse.
Raudoksiid ühineb redoksreaktsioonis (elektronidega kauplemise) teise ainega, moodustades oksiidi kõrvalprodukti, nagu süsinikdioksiid või vesi, olenevalt sellest, kas teras ja reaktiiv on süsinik või vesinik. Zhou ja tema kolleegid olid teadlikud, et hapnikuaatomite eemaldamine selle protsessi käigus jätab raudoksiidi poorid, mille suurus ulatub nanomeetritest mikroniteni. Nad leidsid, et kui reagent on vesinik, võib nendesse pooridesse jäänud vesi rauda tegelikult uuesti oksüdeerida (eemaldada elektronid), aeglustada üldist reaktsiooni ja muuta terase tootmiseks vajaliku redutseerimise (elektronide lisamise) protsessi vastupidiseks.
Rühm pakub välja vastumeetme selle aeglustava mõju vastu. Kui poorid on kanalite moodustamiseks piisavalt ühendatud, on veel võimalus materjalist välja imbuda, enne kui see uuesti oksüdeerub. Zhou sõnul peaks rühm suutma toota vajaliku pooride morfoloogiat, reguleerides temperatuuri, rõhku ja muid reaktsiooni muutujaid.
Zhou sõnul moodustab terase tootmine praegu 7–9% maailma süsinikdioksiidi heitkogustest, seega on alternatiivse strateegia väljatöötamine kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamisel ja kliimamuutustega võitlemisel ülioluline.
Allikas: physics.aps.org/articles/v16/s57
Günceleme: 20/04/2023 13:49