חוקרים חקרו כיצד הנקבוביות של מוצק משנות את האופן שבו הוא מגיב כימית עם חומרים אחרים. כתוצאה מכך, ייצור פלדה עשוי להיות ידידותי יותר לסביבה.
השימוש במימן עשוי להיות ידידותי יותר לסביבה בהשוואה להליך הסטנדרטי המשתמש בפחמן כמגיב. עם זאת, כדי ששינוי זה ייושם בקנה מידה תעשייתי, יש להתגבר על מספר מכשולים. אחת הבעיות היא שאחת התגובות הנדרשות לייצור פלדה ממימן היא איטית להחריד. Xuyang Zhou במכון מקס פלאנק לחקר ברזל בגרמניה ועמיתיו זיהו סוף סוף את הסיבה השורשית לאיטיות זו והציעו פתרון.
תחמוצת ברזל מתחברת עם חומר אחר בתגובת חיזור (סחר באלקטרון) ויוצרות תוצר לוואי של תחמוצת כגון פחמן דו חמצני או מים, תלוי אם הפלדה והמגיב הם פחמן או מימן. ג'ואו ועמיתיו היו מודעים לכך שהסרת אטומי חמצן במהלך תהליך זה משאירה נקבוביות בתחמוצת הברזל בגודל הנעים בין ננומטר למיקרון. הם מצאו שכאשר המגיב הוא מימן, המים הכלואים בנקבוביות אלו יכולים למעשה לחמצן מחדש את הברזל (להסיר אלקטרונים), להאט את התגובה הכוללת ולהפוך את תהליך ההפחתה (הוספת האלקטרונים) הדרוש לייצור פלדה.
הקבוצה מציעה אמצעי נגד נגד אפקט האטה זה. אם הנקבוביות מחוברות מספיק כדי ליצור תעלות, למים תהיה הזדמנות לחלחל החוצה מהחומר לפני שהוא יחומצן מחדש. לדברי Zhou, הקבוצה אמורה להיות מסוגלת לייצר את מורפולוגיה הנקבוביות הנדרשת על ידי ויסות הטמפרטורה, הלחץ ומשתנים אחרים של התגובה.
לדברי ג'ואו, ייצור הפלדה תורם כיום ל-7-9% מפליטות הפחמן הדו-חמצני בעולם, ולכן פיתוח אסטרטגיה חלופית חיונית להפחתת פליטת גזי חממה ולהתמודדות עם שינויי אקלים.
מקור: physics.aps.org/articles/v16/s57
Günceleme: 20/04/2023 13:49