当谈到可持续发展和绿色钢铁时，每个人都在谈论氢。但目前储存和运输氢的方法需要高压和低温，这在能源和经济上都很昂贵。氨是一种很好的氢载体。Yan Ma及其同事表明，氨不仅可以用来携带氢，还可以直接还原铁，这使得氨成为克服氢缺点的可行候选。
马克斯·普朗克材料科学家使用氨进行可持续的炼铁和炼钢。他们在《高级科学》杂志上发表了他们的最新发现
钢铁生产是目前全球变暖的最大单一原因，约占全球二氧化碳排放量的7%。为了减少这些排放，业内科学家正在深入研究以氢为基础的炼铁方法，作为替代碳还原剂的可持续途径。
虽然以氢为基础的铁矿石直接还原技术前景广阔，但研究人员面临着一个重大挑战:为了使整个炼钢过程对气候友好，所使用的能源和氢本身应该以可持续的方式生产。但市场上缺乏足够的绿色氢，目前储存和运输氢的手段要求高压和低温，这在能源和经济上都很昂贵。
马克斯-普朗克研究所für Eisenforschung (MPIE)的研究人员通过使用弹药解决了这一挑战Nia作为氢载体和铁的还原剂。他们比较了氨水生产的钢铁Sed与氢ba直接还原Sed直接还原，分析了新工艺的特点和成本，并在期刊上发表了他们的研究结果先进的科学．
弹药Nia作为直接还原剂有几个优点
全世界对氢的需求越来越大，但氢的储存和运输非常棘手:由于其体积能量密度低，它必须在非常低的温度或高压下储存。这些条件的成本是氢气所提供的隐含化学能的30%。相比之下，氨已经在全球范围内进行交易，具有成熟的物流，并且被认为是一种低液化成本的优秀氢载体。
“我们的目标是研究氨是否可以直接用于还原铁矿石，而不将其裂解为氢和氮。避免这一裂解过程可以降低18%的总成本。此外，我们分析了氨作为还原剂如何影响还原铁的性质，”MPIE的小组负责人、该出版物的第一作者阎马博士解释说。
科学家们在一个实验室规模的反应器中引入了氨，在那里铁矿石被还原为所谓的海绵铁。在此过程中，热重法结合质谱法测量了重量和气体成分，显示了还原程度和氨分解的开始。“氨基直接还原是通过自催化反应进行的。我们比较了它与氢基直接还原反应的动力学。两者具有相似的特性和相同的金属化程度。与氢基还原相比，氮化物在氨中冷却时形成，这可以保护海绵铁免受腐蚀，使其更容易处理，”Ma解释道。
氮化相可以在后续的熔融过程中完全溶解和去除，这是下游加工所必需的。氨分解的另一产物氮可作为热载体在立炉中维持反应温度，提高铁矿石还原效率。
展望:合成绿色弹药尼娅和调整铁还原过程
以氨为基础的直接减排连接了两个二氧化碳最密集的行业——钢铁和氨生产，并为共同实现可持续转型铺平了道路。此外，通过使用氨，克服了氢在后勤和能源方面的缺点，并且只需稍加修改就可以使用现有的炉技术，即轴炉和电弧炉。
下一步，马克斯·普朗克团队将测试不同的工艺参数，如温度或气体混合物，以加速氨基还原过程，实现广泛的工业应用。
更多信息:闫玛等，氨还原氧化铁:绿色钢铁的可持续路径，先进科学(2023)。DOI: 10.1002 / advs.202300111期刊信息:Advanced Science
由马克斯·普朗克学会提供 引用:弹药 nia作为有效的氢气载体和绿色钢铁使能剂(2023年，3月31日)检索2023年3月31日从https://techxplore.com/news/2023-03-ammonia-efficient-hydrogen-carrier-green.html此文档 作品受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。的有限公司 Ntent仅供参考之用。
