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Electrons to Iron: green iron powder production via low-temperature electrolysis

Projektbeschreibung

Eisenherstellung neu gedacht

Die Eisenherstellung steht vor einer Zäsur. Da die Nachfrage nach umweltfreundlicherem Stahl rasant steigt, ziehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Niedertemperatur-Elektrolyse in Betracht. Diese Methode könnte mit erneuerbarem Strom und kostengünstigen Eisenoxid-Rohstoffen betrieben werden. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind jedoch nach wie vor rätselhaft. Das ERC-finanzierte Projekt EcoIron möchte herausfinden, wie sich Metall bei der elektrolytischen Abscheidung unter heterogenen Elektrolytzuständen bildet. Genauer gesagt wird die Umwandlung von Eisenoxiden untersucht, das Wachstum empfindlicher Eisendendriten mit fortschrittlicher Röntgenbildgebung verfolgt und die komplexe Wechselwirkung zwischen Teilchen-, Ionen- und Stromtransportphänomenen, Reaktionskinetik und Phasenwechsel (Keimbildung und Wachstum) modelliert. Die Ergebnisse werden den Weg für ein neues kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von elektrolytischem Eisenpulver ebnen und die Grundlage für eine sauberere Stahlerzeugung und Energiespeicherung der nächsten Generation schaffen.

Ziel

We are on the eve of a worldwide ironmaking transition. Low-temperature electrolysis (/electrodeposition) for ironmaking has recently received increasing attention as it makes direct usage of (renewable) electricity. One problem, fundamental understanding of metal electrodeposition is largely lacking. Nobody truly understands the process. With EcoIron I want to devote my knowledge in experimental and numerical chemical engineering process to the challenge of leveraging the state-of-the-art metal electrodeposition science. Such knowledge has a huge application potential in green steel production and iron-based energy storage.
Four work packages (WP) are outlined:
1.to determine the governing mechanism and kinetics of oxide-to-iron electrochemical transformation from systematic experiments and characterization. The outcome will close a long-lasting scientific debate on dissolution-redeposition vs. solid-state reduction mechanism.
2.to unveil the mechanism and conditions for formation and microstructure evolution of iron dendrites using advanced X-ray visualization techniques. The impact of this groundbreaking knowledge stretches beyond the metal production community to the rechargeable battery community.
3.to clarify the roles of particle-bubble transport and species-current transfer via advanced CFD-electrochemical coupled modelling, offering strategies to enable faster conversion. This will lead to a breakthrough in metal electrowinning technologies and an advanced numerical tool for the scientific community.
4.to demonstrate a novel process for continuous production of electrolytic iron powder. This unites, translates, and validates the scientific knowledge from WPs1-3.
The combined outcomes in this project constitute a breakthrough in the metal electrodeposition science. EcoIron is a beginning, which lays a robust foundation for more inclusive scientific and technological advance in the field on electrolysis for metal production to drive the sustainability

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Alle im Rahmen dieses Finanzierungsinstruments finanzierten Projekte anzeigen

Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2025-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN
Netto-EU-Beitrag
€ 1 500 000,00
Adresse
GROENE LOPER 3
5612 AE Eindhoven
Niederlande
Region
Zuid-Nederland Noord-Brabant Zuidoost-Noord-Brabant
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 500 000,00

Begünstigte (1)