La poudre métallique : un carburant sans carbone pour l'avenir ?
Comment le fer peut-il être utilisé pour stocker et transporter l'énergie ?
L'obtention d'une énergie durable à partir du vent, du soleil et de l'eau est communément connue et appliquée. Cependant, les sources d'énergie renouvelables dépendent des conditions environnementales : lors des pics de vent et de soleil, on produit un excédent d'énergie qui est nécessaire lorsque le vent et le soleil sont moins forts. Mais comment stocker et transporter efficacement cette énergie excédentaire ? Jusqu'à présent, aucun moyen fiable, sûr et bon marché n'a été trouvé pour stocker une grande quantité d'énergie dans un conteneur de petit volume. Aujourd'hui, des scientifiques du Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) et de l'Université technologique d'Eindhoven ont analysé comment les métaux, en particulier le fer, peuvent être utilisés pour le stockage de l'énergie et quels paramètres déterminent l'efficacité du stockage et de la réutilisation. Ils ont publié leurs récentes conclusions dans la revue Acta Materialia.
Poudre de fer brûlée dans un brûleur à l'échelle industrielle, utilisé pour l'application d'un vecteur énergétique durable.
© Laurine Choisez, Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH
Créer un processus de réduction et de combustion circulaire
"Stocker l'énergie dans les métaux et les brûler pour libérer l'énergie en cas de besoin est une méthode déjà appliquée dans la technologie aérospatiale. Notre objectif était de comprendre ce qui se passe exactement à l'échelle micro et nanométrique pendant la réduction et la combustion du fer et comment l'évolution de la microstructure influence l'efficacité du processus. En outre, nous voulions trouver comment rendre ce processus circulaire sans pertes d'énergie ou de matériaux", explique le Dr Laurine Choisez, qui a récemment terminé sa recherche postdoctorale au MPIE et qui est le premier auteur de la publication. Lorsque les minerais de fer sont réduits en fer, une grande quantité d'énergie est naturellement stockée dans le fer réduit. L'idée est d'extraire cette énergie du fer en cas de besoin, en oxydant le fer pour le transformer en oxyde de fer. En cas d'excès d'énergie provenant du vent, du soleil ou de l'eau, ce minerai de fer pourrait être à nouveau réduit en fer et l'énergie stockée. Les scientifiques parlent de combustion pour décrire le "brûlage", c'est-à-dire l'oxydation, du fer en minerai de fer. Choisez et ses collègues du MPIE se sont concentrés sur la caractérisation des poudres de fer après réduction et combustion en utilisant des méthodes avancées de microscopie et de simulation pour analyser la pureté de la poudre, sa morphologie, sa porosité et la thermodynamique du processus de combustion. La microstructure obtenue des poudres de fer brûlées est décisive pour l'efficacité du processus de réduction suivant, et pour déterminer si le processus de réduction et de combustion est entièrement circulaire, ce qui signifie qu'aucune énergie ou matière supplémentaire ne doit être ajoutée.
Mise à l'échelle pour une utilisation industrielle
Les scientifiques présentent deux voies de combustion, l'une soutenue par une flamme pilote au propane et l'autre auto-entretenue dans laquelle le seul combustible utilisé est la poudre de fer, et montrent comment la voie de combustion influence la microstructure du fer brûlé. Nous sommes en train de transposer les étapes de réduction et de combustion à un niveau industriel pertinent en déterminant les paramètres exacts nécessaires, tels que la température et la taille des particules", explique Niek E. van Rooij, chercheur doctoral au sein du groupe "Technologie de la combustion" de l'université technologique d'Eindhoven et co-auteur de la publication. L'étude récente a montré que l'utilisation des métaux pour stocker l'énergie est réalisable. Les études futures vont maintenant analyser comment augmenter la circularité du processus, car la taille de certaines particules brûlées est réduite par rapport à leur taille initiale en raison de l'évaporation partielle du fer, de micro-explosions et/ou de la fracture de certaines particules d'oxyde de fer.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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