La obtención de energía sostenible a partir del viento, la energía solar y el agua es comúnmente conocida y aplicada. Sin embargo, las fuentes renovables dependen de las condiciones ambientales:en las horas punta de viento y sol, se produce un exceso de energía que se necesita en las horas de menos viento y sol. Pero, ¿cómo almacenar y transportar este exceso de energía de manera eficiente?

Hasta el momento, no se ha encontrado una forma fiable, segura y económica de almacenar una gran cantidad de energía en un contenedor de pequeño volumen. Ahora, científicos del Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) y la Universidad Tecnológica de Eindhoven analizaron cómo los metales, particularmente el hierro, pueden usarse para el almacenamiento de energía y qué parámetros determinan la eficiencia del almacenamiento y la reutilización. Publicaron sus hallazgos recientes en la revista Acta Materialia .

Creación de un proceso circular de reducción y combustión

"Almacenar energía en metales y quemarlos para liberar la energía cuando sea necesario es un método que ya se aplica en la tecnología aeroespacial. Nuestro objetivo era comprender qué sucede exactamente a micro y nanoescala durante la reducción y combustión del hierro y cómo influye la evolución de la microestructura". la eficiencia del proceso. Además, queríamos encontrar cómo hacer este proceso circular sin pérdidas de energía o material”, explica la Dra. Laurine Choisez, quien recientemente terminó su investigación posdoctoral en el MPIE y quien es la primera autora de la publicación.

Cuando los minerales de hierro se reducen a hierro, se almacena naturalmente mucha energía en el hierro reducido. La idea es sacar esta energía del hierro cuando sea necesario oxidando el hierro de nuevo a óxido de hierro. En tiempos de exceso de energía del viento, el sol o el agua, este mineral de hierro podría reducirse nuevamente a hierro y la energía almacenada.

Los científicos hablan de combustión cuando describen la "quema", es decir, la oxidación, del hierro de vuelta al mineral de hierro. Choisez y sus colegas de MPIE se centraron en la caracterización de los polvos de hierro después de la reducción y la combustión utilizando métodos avanzados de microscopía y simulación para analizar la pureza, la morfología, la porosidad y la termodinámica del proceso de combustión del polvo.

La microestructura obtenida de los polvos de hierro quemados es decisiva para la eficiencia del siguiente proceso de reducción, y para determinar si el proceso de reducción y combustión es totalmente circular, es decir, que no es necesario añadir energía ni material adicional.

Upscaling para uso industrial

Los científicos presentan dos vías de combustión, una sustentada por una llama piloto de propano y otra autosostenida en la que el único combustible utilizado es el polvo de hierro, y muestran cómo la vía de combustión influye en la microestructura del hierro quemado.

"Actualmente estamos ampliando los pasos de reducción y combustión a un nivel industrial relevante para determinar los parámetros exactos que se necesitan, como la temperatura y el tamaño de las partículas", explica Niek E. van Rooij, investigador de doctorado en el grupo de Tecnología de Combustión de la Universidad Tecnológica de Eindhoven. y coautor de la publicación.

El estudio reciente mostró que el uso de metales para almacenar energía es factible. Los estudios futuros ahora analizarán cómo aumentar la circularidad del proceso, ya que el tamaño de algunas partículas quemadas se reduce en comparación con su tamaño original debido a la evaporación parcial del hierro, las microexplosiones y/o la fractura de algunas partículas de óxido de hierro. + Explora más

Uso de metales como combustible