연구자들은 고체의 기공이 다른 물질과 화학적으로 반응하는 방식을 어떻게 변화시키는지 연구했습니다. 결과적으로 철강 생산은 보다 환경 친화적이 될 수 있습니다.
수소의 사용은 탄소를 반응물로 사용하는 표준 절차에 비해 잠재적으로 더 환경 친화적입니다. 그러나 이러한 변화가 산업적 규모로 구현되기 위해서는 많은 장애물을 극복해야 합니다. 문제 중 하나는 수소에서 강철을 만드는 데 필요한 반응 중 하나가 엄청나게 느리다는 것입니다. 독일 Max Planck Institute for Iron Studies의 Xuyang Zhou와 그의 동료들은 마침내 이러한 속도 저하의 근본 원인을 파악하고 해결책을 제안했습니다.
철 산화물은 산화 환원(전자 거래) 반응에서 다른 물질과 결합하여 강철과 반응물이 탄소인지 수소인지에 따라 이산화탄소 또는 물과 같은 산화물 부산물을 형성합니다. Zhou와 동료들은 이 과정에서 산소 원자를 제거하면 산화철에 나노미터에서 마이크론 크기의 기공이 생긴다는 것을 알고 있었습니다. 그들은 반응물이 수소일 때 이 기공에 갇힌 물이 실제로 철을 재산화(전자 제거)하고 전체 반응을 느리게 하며 강철을 생산하는 데 필요한 환원(전자 추가) 과정을 역전시킬 수 있다는 것을 발견했습니다.
그룹은 이러한 둔화 효과에 대한 대책을 제안합니다. 기공이 충분히 연결되어 채널을 형성하면 재료가 재산화되기 전에 재료에서 물이 스며 나올 수 있습니다. Zhou에 따르면 그룹은 반응의 온도, 압력 및 기타 변수를 조절하여 필요한 기공 형태를 생성할 수 있어야 합니다.
Zhou에 따르면 철강 생산은 현재 전 세계 이산화탄소 배출량의 7-9%에 기여하므로 대체 전략을 개발하는 것이 온실 가스 배출량을 줄이고 기후 변화에 대처하는 데 중요합니다.
출처: 물리.aps.org/articles/v16/s57
Günceleme: 20/04/2023 13:49