عصر تازه آهن فرا می رسد
به گزارش ابزار اپل، محققان موسسه فناوری کارلسروهه آلمان در پژوهشی تازه نشان دادند که چطور می توان از پودر آهن برای ذخیره و انتقال انرژی باد و خورشید بهره برد.
به گزارش ابزار اپل به نقل از خبر آنلاین، پودر آهن شاید در آینده نقشی شبیه یک باتری بزرگ و قابل حمل داشته باشد. این ماده می تواند انرژی تولیدشده از منابع تجدیدپذیر را برای مدت طولانی ذخیره کند و در زمان نیاز، آنرا بشکل گرما و برق در اختیار شبکه قرار دهد. مزیت دیگر این ایده، امکان استفاده باردیگر از بخشی از زیرساخت نیروگاه های زغال سنگ است.
ایده اصلی ساده به نظر می آید. پودر آهن را می سوزانند تا گرما تولید شود، سپس زنگ آهن باقیمانده را با کمک هیدروژن باردیگر به آهن تبدیل می کنند. به این ترتیب، یک ماده می تواند بارها برای ذخیره و آزادسازی انرژی به کار برود.
بر مبنای گزارشی که وب سایت SciTechDaily منتشر نموده است، محققان موسسه فناوری کارلسروهه (KIT) چرخه ای را بررسی نموده اند که در آن پودر آهن می سوزد و انرژی آزاد می کند. محصول این واکنش اکسید آهن است که با نام زنگ آهن شناخته می شود. در مرحله بعد، هیدروژن تولیدشده با انرژی تجدیدپذیر اکسیژن را از اکسید آهن جدا می کند و فلز آهن را باردیگر به دست می دهد. این آهن می تواند بار دیگر بشکل پودر درآید و بسوزد.
در این چرخه، آهن مانند یک حامل انرژی عمل می کند و برعکس سوخت های فسیلی، در فرآیند مصرف از بین نمی رود. انرژی اولیه از برق تجدیدپذیر تامین می شود که برای تولید هیدروژن و احیای اکسید آهن به کار می رود. بنابراین، آهن را نباید منبع انرژی مستقل دانست. نقش آن ذخیره و انتقال انرژی است.
برای درک این فناوری باید به واکنش آهن با اکسیژن توجه کرد. وقتی پودر آهن می سوزد، با اکسیژن هوا ترکیب می شود و اکسید آهن تولید می کند. اکسید آهن همان ترکیبی است که در شکل رایج آن به نام زنگ آهن می شناسیم. این واکنش گرما آزاد می کند و می توان از گرمای آن برای تولید بخار و چرخاندن توربین نیروگاه بهره برد.
اما برعکس زغال سنگ یا گاز طبیعی، آهن در این فرآیند کاملا مصرف نمی گردد. فلز آهن فقط به ترکیب دیگری تبدیل گشته است. در مرحله بعد، می توان اکسیژن را از اکسید آهن جدا کرد و باردیگر آهن به دست آورد.
برای انجام این کار از هیدروژن استفاده می شود. هیدروژن با اکسیژن موجود در اکسید آهن واکنش می دهد و آب تولید می کند. بنابراین، آهن باردیگر آزاد می شود و می توان آنرا به پودر تبدیل کرد تا برای سوختن بعدی آماده باشد.
نکته مهم اینست که تولید هیدروژن به انرژی نیاز دارد. اگر این هیدروژن با برق حاصل از باد و خورشید تولید شود، انرژی تجدیدپذیر در آهن ذخیره می شود. بنابراین، آهن خودش منبع انرژی نیست، بلکه مانند یک حامل قابل استفاده مجدد، انرژی را از زمان و مکانی به زمان و مکان دیگر منتقل می کند.
استفاده باردیگر از نیروگاه های زغال سنگ یکی از جذاب ترین بخش های این ایده، امکان استفاده باردیگر از نیروگاه های قدیمی زغال سنگ است. پودر آهن هنگام سوختن گرمای زیادی آزاد می کند و از این نظر می تواند جایگزین زغال سنگ در بخش تولید گرما شود. البته نیروگاه جهت استفاده از سوخت جدید به تغییراتی در تجهیزات احتراق و برخی بخش های دیگر نیاز دارد.
در صورت موفقیت این تغییرات، قسمتهایی از زیرساخت موجود مانند توربین های بخار، ژنراتورها، اتصال به شبکه برق و حتی شبکه های گرمایش شهری می توانند حفظ شوند. این مورد برای کشورهایی مانند آلمان اهمیت دارد که نیروگاه های زغال سنگ و زیرساخت های مرتبط زیادی دارند.
پودر آهن علاوه بر ذخیره انرژی، امکان انتقال آنرا هم فراهم می آورد. به عنوان نمونه، برق تولیدشده در مزارع بادی ساحلی یا نیروگاه های خورشیدی مناطق آفتابی می تواند برای تولید هیدروژن به کار رود. هیدروژن سپس اکسید آهن را به آهن مبدل می کند. پودر آهن حاصل را می توان با قطار یا کشتی به مناطق دیگر فرستاد و در آنجا برای تولید گرما و برق سوزاند.
آیا سوخت آهن واقعاً پاک و اقتصادی است؟ این فناوری هنوز با چالش هایی مواجه است. احیای اکسید آهن به هیدروژن و انرژی نیاز دارد و باید مشخص شود این فرآیند در مقیاس صنعتی با چه بازده و هزینه ای صورت می گیرد. همچنین، تبدیل نیروگاه های زغال سنگ به نیروگاه های سوخت آهن ممکنست به تغییرات فنی قابل توجهی نیاز داشته باشد.
از طرف دیگر، نبود انتشار دی اکسیدکربن هنگام سوختن آهن به تنهایی به معنای بدون کربن بودن کل چرخه نیست. استخراج و فرآوری آهن، تولید هیدروژن و حمل و نقل مواد هم باید با انرژی کم کربن انجام شوند.
منبع: iostools.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب