重大发现！钢铁生产的清洁途径

使用氢作为反应物来生产钢铁可能比在传统工艺中使用碳更环保。但在工业规模上进行这种转变之前，必须克服许多挑战。一个问题是，使用氢气炼钢所需的反应之一出奇地缓慢。Xuyang Zhou和他在德国马克斯普朗克铁研究所的同事现在已经确定了速度放缓的主要原因，并提出了一种缓解它的方法。

钢是通过氧化还原反应制成的，在氧化还原反应中，氧化铁与另一种材料反应生成钢和氧化物副产品——如果反应物是碳，则为二氧化碳，如果是氢，则为水。在此过程中氧原子的去除会在氧化铁中留下纳米到微米级的孔隙。通过模拟和电子显微镜观察，他们发现，当氢是反应物时，困在这些孔隙中的水可以逆转生产钢所需的还原过程，并实际上使铁再次氧化（从中去除电子），从而减缓整个反应。

该团队提供了一种解决方案来减轻这种减速效应。如果孔隙充分相互连接以形成通道，那么水将有机会在重新氧化之前从材料中渗出。研究人员说，该团队应该能够通过控制反应过程中的温度、压力和其他参数来实现所需的孔隙形态。

研究人员说，钢铁生产目前占全球二氧化碳排放量的7%-9%，因此寻找替代方法对于减少温室气体排放和应对气候变化至关重要。

该研究发表于《物理学》杂志。