Obtenir de l'énergie durable à partir du vent, du soleil et de l'eau est communément connu et appliqué. Cependant, les sources renouvelables dépendent des conditions environnementales :aux heures de pointe du vent et du soleil, un excédent d'énergie est produit qui est nécessaire en période de vent et d'ensoleillement moindres. Mais comment stocker et transporter efficacement cet excès d'énergie ?

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. Désormais, des scientifiques du Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) et de l'Université de technologie 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 découvertes dans la revue Acta Materialia .

Création d'un processus de réduction et de combustion circulaire

"Stocker de l'énergie dans les métaux et les brûler pour libérer l'énergie chaque fois que nécessaire est une méthode déjà appliquée dans la technologie aérospatiale. Notre objectif était de comprendre ce qui se passe exactement à l'échelle micro et nano lors de la réduction et de la combustion du fer et comment l'évolution de la microstructure influence l'efficacité du procédé. De plus, nous voulions trouver comment rendre ce procédé circulaire sans perte d'énergie ni de matière », explique le Dr Laurine Choisez, qui vient de terminer son postdoctorat 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 chaque fois que nécessaire en oxydant le fer en oxyde de fer. En période 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 en énergie stockée.

Les scientifiques parlent de combustion lorsqu'ils décrivent la "combustion", c'est-à-dire l'oxydation, du fer en minerai de fer. Choisez et ses collègues de 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, la morphologie, la porosité et la thermodynamique de la poudre 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 un usage industriel

Les scientifiques présentent deux voies de combustion, une soutenue par une veilleuse au propane et une 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 étendons actuellement les étapes de réduction et de combustion à un niveau pertinent pour l'industrie en déterminant les paramètres exacts tels que la température et la taille des particules, qui sont nécessaires », explique Niek E. van Rooij, doctorant dans le groupe de technologie de combustion de l'Université de technologie d'Eindhoven. et co-auteur de la publication.

L'étude récente a montré qu'il est possible d'utiliser des métaux pour stocker de l'énergie. Des études futures analyseront maintenant comment augmenter la circularité du processus, car la taille de certaines particules brûlées est réduite par rapport à leur taille d'origine en raison de l'évaporation partielle du fer, des micro-explosions et/ou de la fracture de certaines particules d'oxyde de fer. + Explorer plus loin

Utiliser des métaux comme carburant