Metalloxid

Metalloxide sind Materialien , zusammengesetzt aus Oxid - Anionen und Metallkationen . Das Zinndioxid , das Titandioxid und das Zinkoxid sind Beispiele.

Die meisten Metalle liegen in ihrem nativen Zustand ( Erz ) in oxidierter Form und häufig in Form von Oxiden (aber auch Hydroxiden, Sulfiden und Chloriden) vor. Oxide sind die „natürliche“ Form von Metallen, zu der sie „spontan“ zurückkehren ( Korrosion ).

benutzen

Reduktion für die Metallurgie

Die Primärmetallurgie das Metallerz durch die Operation des Transformierens Reduktion .

Die erste Methode war die Pyrometallurgie , dh die Reduzierung durch Feuer: Die unvollständigen Verbrennungsgase fangen den Sauerstoff aus dem Oxid ein. Dies war der Fall für Kupfer Erz , dann für Eisen - Erz ( direkte Reduktion ). In einer normalen Atmosphäre, ist die Temperatur , erforderlich , um diese Oxide zur Reduktion von mehr als 3700  K .

Erz kann auch durch chemische Reaktion (Nassverfahren) und durch Verwendung von elektrischem Strom (insbesondere im Fall von Aluminium ) reduziert werden .

Reduzierung des Einsatzes von Metallen als feste Energiequellen

Die Suche nach alternativen Energien zu fossilen Brennstoffen oder zu durch Kernenergie erzeugtem Strom hat zu zahlreichen Versuchen geführt, Energie für Fahrzeuge aus Blöcken von Metallpulvern zu erzeugen, die mit Sauerstoff reagieren. Diese Forschung basiert auf den stark exothermen Reaktionen der Oxidationsreaktion dieser Metalle, die Oxide erzeugen, die recycelt werden müssen, um eine nachhaltige Nutzung in Betracht zu ziehen. Eine der am meisten erforschten Möglichkeiten ist die Nutzung von Sonnenenergie , um diese Reduzierungen zu bewirken. Ein Magnesiummotorprojekt aus dem Jahr 2007 , bei dem Energie verwendet wurde, die durch Oxidation und Reduktion von Magnesium in Wasser erzeugt wurde, wobei Wasserstoff erzeugt wurde, der sofort zur Erzeugung von Wasserdampf verwendet wurde, und Magnesiumoxidrückstände , ergab den gleichen Bedarf.

Bewertung der beteiligten Mengen

In einer Studie aus dem Jahr 2015 wurde die Menge der verbrauchten Metalle und der produzierten Oxide für die Reichweite eines Fahrzeugs über 800 Kilometer bewertet. Eisen wurde aufgrund seiner geringen Verbrennungsenthalpie (7,4 MJ / kg) und der großen Mengen an verbrauchtem Material und produziertem Oxid (207  kg und 296  kg ) als möglicher Brennstoff verworfen . Das Bor , das Magnesium , das Aluminium und das Silizium haben niedrigere Zahlen, jeweils 207  kg Bor für 207  kg B 2 O 3 , 62  kg Magnesium für 103  kg MgO 47  kg Aluminium für 207  kg Al 2 O 3 und 47  kg Silizium für 101  kg .

Carboreduktion bei niedrigem Druck

Die Ergebnisse der bereits zitierten Studie unter Verwendung eines Solarofens mit einer Konzentration von 2 kW bei niedrigen Drücken von bis zu 10 ^ -5 bar ermöglichten eine signifikante Verringerung der Reduktionstemperaturen, und die Ergebnisse wurden als ermutigend für Aluminium angesehen (mit Freisetzung von CO) und Magnesium.

Vakuum-Laserreduktion

Das 2007 angekündigte Projekt hätte die Reduzierung dank optischer Fasern ermöglicht, die über eine 2 m² oder 4 m² große Fresnel-Zelle, die an einen YAG-Kristall mit einer Leistung von 400 W gekoppelt ist, mit Sonnenenergie versorgt wurden. Die Strahlen wurden von der Laserfaser in eine Vakuumkammer auf dem Magnesium geschickt Oxidpartikel.

Verweise

  1. Puig Jean und Balat-Pichelin Marianne , „Carbo-Reduktion von Metalloxiden auf konzentriertem Sonnenweg zur Herstellung fester Brennstoffe“, PROMES-CNRS , 27. Mai 2015, online lesen
  2. "  Magnesium- und Solarlaser zur Erzeugung von Wasserstoff  " auf energiein.e-monsite.com (abgerufen am 2. Dezember 2015 )
  3. (in) Coco Masters "  Helden der Umwelt 2009 - Takashi Yabe  " , Zeit ,22. September 2009.

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